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梨FWLs基因VIGS沉默载体构建及功能验证

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果实大小作为水果重要的经济性状和农艺性状之一,不仅容易受到栽培条件、气候等外界环境因子的影响,还会受到自身遗传特性的影响。对影响果实大小的内在因素进行分析,能够提升品种选育的效率以及在一定程度上降低育种工作的盲目性。FWL(FruitWeight2.2-Like)基因是调节果实生长发育的重要基因。本试验以库尔勒香梨为试材,从梨基因组中筛选分离出梨FWL3、FWL5两个基因,对其进行克隆和序列分析;将FWL3、FWL5基因和FWL1基因(课题组前期分离获得的基因),构建了VIGS沉默载体并侵染库尔勒香梨幼果期果实,对侵染后的果实生长指标进行测定,为探讨FWLs基因在梨果实发育过程中的功能提供理论基础。主要结果如下: (1)本试验从库尔勒香梨的果实中克隆得到梨FWL3和FWL5基因。通过对梨FWL3的蛋白理化性质分析后发现,梨FWL3蛋白一共编码了246个氨基酸,等电点为5.29。FWL3是亲水性蛋白且不存在跨膜结构。对结构域进行分析后发现,梨FWL3蛋白包括了一个富含半胱氨酸的结构域,属于PLAC8家族基因。 (2)对梨FWL5的蛋白理化性质分析后发现,梨FWL5蛋白编码了242个氨基酸,等电点为4.79,FWL5蛋白是亲水性的不稳定蛋白,存在两个跨膜结构。分析结构域发现,梨FWL5蛋白中包括了一个富含半胱氨酸的结构域,属于PLAC8家族基因。梨FWI5蛋白主要由31.4%的α-螺旋、3.73%的β-折叠与64.9%的无规则卷曲构成。 (3)梨FWLs基因载体构建。根据梨FWL1、FWL3、FWL5基因序列,选择梨FWL1的两个基因片段、梨FWL3和FWL5各一个基因片段,长度分别为195bp、133bp、164bp和128bp,连接到pTRV2,转入农杆菌,采用注射法对大田中库尔勒香梨幼果期的果实进行侵染。 (4)利用VIGS技术对库尔勒香梨幼果期的果实进行了侵染,之后用半定量PCR分析梨FWLs基因的表达情况,结果显示:侵染10d后,各处理与对照相比,基因的表达水平明显受到了抑制,表明梨FWLs基因被有效沉默。侵染20d后,各处理与对照相比,基因的表达没有显著差异,表明抑制消失。 (5)对农杆菌侵染后的果实体积、细胞体积及数目进行分析。侵染后,库尔勒香梨果实的生长指标显示:侵染10d后,仅有梨FWL5处理侵染的生长指标与对照相比差异显著。侵染20d后,各处理侵染的果实体积、细胞大小、细胞数目与对照相比差异不显著。初步证明梨FWL5在调控果实大小中发挥重要功能。

张艳

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VIGS技术 FWL基因 果实品质

硕士

园艺学

田嘉

2021

新疆农业大学

中文

S6