摘要
毛酸浆（Physalis floridana. L.）属茄科（Solanaceae），酸浆属（Physalis）的一年生草本药用植物。毛酸浆富含大量活性成分，具有抑制肿瘤生长、抗氧化、抑菌、抗炎、利尿等功能，有着广阔应用前景。目前对毛酸浆的研究主要集中在其化学及药用成分的分离鉴定和挖掘上，对其自身生长发育调节机制的研究尚未见诸报道。酸浆属植物环境适应性极强，研究毛酸浆生长发育过程，对人们了解植物多样化的环境适应机制、增强植株环境胁迫耐受力具有重要意义。本实验以毛酸浆 P106内 YpgQ基因为研究对象，探索其在毛酸浆生长发育过程中的表达模式及生物学功能。研究结果如下： （1）以实验室获得的毛酸浆 P106全基因组数据为基础，使用 PAML软件对茄科单拷贝基因家族进行选择压力检测，从全基因组数据库中获得 127 个正向选择基因。选取与信使RNA（mRNA）降解有关的内切核糖核酸酶（RnaY）编码蛋白 YpgQ 同源蛋白 PfYpgQ 作为研究对象进行生物信息学分析。对PfYpgQ 基因结构、进化关系及蛋白质各种理化性质进行分析预测，发现其含有水解酶家族磷酸酶亚家族成员高度保守的 Histidine-aspartate（HD）结构域，推测对PfYpgQ蛋白发挥功能起重要作用。 （2）根据 PfYpgQ 基因 Coding sequence（CDS）序列，设计实时荧光定量PCR（Quantitative Real-time PCR）引物，利用 qRT-PCR 技术分析毛酸浆 P106不同发育时期、各组织部位 PfYpgQ基因表达水平。研究结果发现 PfYpgQ基因表达存在于毛酸浆生长发育的各个时期，且基因表达水平随着发育进程整体上调，在果实发育过程中PfYpgQ基因表达水平也逐渐升高；不过与花苞期相比，盛花期花器官中 PfYpgQ 基因表达水平明显下降。上述结果表明，PfYpgQ 基因是一个组成型表达基因，在毛酸浆不同发育阶段和器官中都表达且发挥潜在作用。 （3）对毛酸浆 P106 幼苗进行各种激素及环境胁迫处理。在不同植物激素处理下，利用 qRT-PCR 技术分析发现 PfYpgQ 基因表达水平变化趋势基本一致，说明PfYpgQ基因通过某种信号通路对不同植物激素进行较为一致的响应。在干旱胁迫及水淹胁迫下，PfYpgQ 基因表达水平明显上升，说明 PfYpgQ 基因在植物干旱及水淹信号通路中发挥潜在调控作用，帮助植物抵御逆境伤害，有利于毛酸浆在环境胁迫下的生长发育。 （4）以毛酸浆P106各部位混合样品为模板，对PfYpgQ基因进行克隆。构建 PfYpgQ-OE 过表达载体侵染拟南芥花序获得转基因植株。通过表型研究，发现转基因拟南芥植株较野生型叶片上卷、植株抽薹期和开花期延迟。说明PfYpgQ 基因在植物水淹及开花信号通路中分别发挥调控作用；在干旱胁迫下发现转基因拟南芥幼苗较野生型主根更长、侧枝生长增多，说明PfYpgQ基因在响应干旱信号通路中也发挥潜在调控作用，帮助植株抵御干旱环境。 （5）通过构建 PfYpgQ-GFP表达载体，利用烟草细胞瞬时转染实验对目的蛋白的亚细胞定位进行研究，发现PfYpgQ蛋白定位于细胞膜。 综上所述，通过PfYpgQ基因表达、胁迫响应、蛋白定位、拟南芥异源转化、胁迫响应等实验，得出结论：PfYpgQ 蛋白定位于细胞膜上；PfYpgQ 基因在干旱、水淹及控制植物开花信号通路中均发挥潜在调控作用。
NETL