抱茎独行菜种皮粘液质相关基因TTG1的克隆、表达分析及功能鉴定

Cloning, Characterization, and Functional Analysis of Seed Coat Mucilage-related Gene TTG1 from Lepidium perfoliatum

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摘要抱茎独行菜(Lepidium perfoliatum L.)为十字花科具典型粘液质繁殖体植物,而TTG1基因(Transparent testa glabra 1)所编码的蛋白是调控种皮细胞分化并影响粘液质释放的转录因子.目前关于TTG1基因在粘液质繁殖体植物中的研究报道较少,为探究TTG1基因在抱茎独行菜粘液质发育中的作用,本研究利用同源克隆技术获得抱茎独行菜TTG1基因cDNA开放阅读框(ORF)序列,命名为LpTTG1.序列分析表明,该基因ORF全长为1032 bp,编码343个氨基酸,含有WD40基序;qRT-PCR分析结果显示,该基因在抱茎独行菜各组织中均有表达,反映了该基因功能的多样性;免疫组织化学定位结果表明,LpTTG1在种子发育过程中内珠被和外珠被的表达水平变化与外珠被粘液质的合成过程相一致,推测该基因可能参与调控抱茎独行菜种皮的发育及粘液质的形成.将Lp TTG1基因转化拟南芥,该基因的过量表达显著促进了粘液质合成途径下游基因AtMUM4在角果中的表达,表明该基因有可能参与粘液质合成途径调控,并促进下游产物MUM4的产生.然而,对Lp TTG1转基因拟南芥与野生型植株表型的比较发现,两者种子形态及粘液质分泌与释放方式均无显著差异,这可能是因为抱茎独行菜种皮发育和粘液质形成是一个多基因调控的复杂过程,某一基因的过量表达也许不会引起明显的表型变化.