摘要
本工作主要研究了拟南芥O-GlcNAc修饰中糖基转移酶SEC不同剪切本以及甜荞异源基因SEC的生物学功能。拟南芥中AtSEC基因通过可变剪接事件产生长剪切本AtSEC.1和相差6个外显子的短剪切本AtSEC.2，并且依据其基因组序列通过本实验室现有的甜荞转录组数据分别获得与拟南芥AtSEC.1、AtSEC.2序列高度相似的甜荞糖基转移酶基因FeSEC1、FeSEC2。通过荧光定量qPCR实验分析AtSEC.1、AtSEC.2和FeSEC1、FeSEC2的转录水平表达模式，发现AtSEC.1在成熟的花中表达量最高，AtSEC.2在角果中转录本丰度最高，甜荞中FeSEC1、FeSEC2均在雌蕊中高水平表达。通过克隆、多重序列比对以及结构域分析表明，AtSEC.1、AtSEC.2和FeSEC1、FeSEC2均具有TPRs结构域，进一步构建进化树阐述了这四个基因与其同源基因间的进化关系。 本工作通过组成性表达拟南芥AtSEC.1、AtSEC.2和甜荞FeSEC1、FeSEC2进行了功能研究，与野生型相比，组成性表达AtSEC.1基因引起花瓣不能完全发育，雄蕊消失，雌蕊畸形发育且胚珠外露，果实长度变短等现象；35S::AtSEC.2-GFP拟南芥转基因株系仅雄蕊不能完全发育，四强雄蕊变弱，说明AtSEC不同剪切本功能存在差异；在35S::FeSEC2-GFP拟南芥转基因株系中四片萼片两长两短、雌蕊数目增多且异位表达，柱头和胚珠结构明显，部分植株的花瓣呈现六片；35S::FeSEC1-GFP转基因株系中未观察到明显表型。基于TRV-VIGS技术沉默拟南芥AtSEC.1和AtSEC.2剪切本，可以使拟南芥的开花时间提前，花发育过程紊乱。与对照组相比，用pTRV2-AtSEC.1和pTRV2-AtSEC.2处理后的拟南芥植株，花瓣和雄蕊的发育受到遏制，整个花呈败育状态，与AtSEC.2基因沉默相比，AtSEC.1基因沉默后对雌蕊发育无影响。 通过对多个转录组学数据的分析，发现拟南芥糖基转移酶SEC受丁香假单胞杆菌的诱导，可能与拟南芥的基础抗性相关。经验证，拟南芥中AtSEC.1和AtSEC.2剪切本在丁香假单胞杆菌侵染后24h受诱导程度最大。对野生型拟南芥外施SA、Pip验证拟南芥SEC在SA、Pip信号通路中的作用发现，AtSEC.1可能在SA、Pip信号通路的下游起作用，AtSEC.2作用于SA的下游，但不受Pip诱导。基于组学数据与验证结果一致，利用AtSEC.1基因T-DNA插入突变体sec5分析局部抗性，发现抗性相关基因PR1、PR5表达水平下调，菌落数增加，叶片侵染症状严重，表明拟南芥SEC受丁香假单胞杆菌诱导，与植物抗病性相关。 综上可得，拟南芥AtSEC.1和AtSEC.2及FeSEC2能够影响开花转变、参与花器官的发育过程，AtSEC参与植物对病原体的免疫反应。这样的研究对植物SEC功能了解提供理论基础及科研新思路。
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