园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (1): 51-65.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0077
李敏*, 李思雨*, 施紫涵, 陈爽, 徐炎**(
), 刘国甜**(
)
收稿日期:2024-09-19
修回日期:2024-11-15
出版日期:2025-01-25
发布日期:2025-01-18
通讯作者:
作者简介:基金资助:
LI Min, LI Siyu, SHI Zihan, CHEN Shuang, XU Yan**(
), LIU Guotian**(
)
Received:2024-09-19
Revised:2024-11-15
Published:2025-01-25
Online:2025-01-18
Contact:
** E-mail:yan.xu@nwafu.edu.cn,gtliu@nwafu.edu.cn
摘要:
为研究葡萄GRF/GIF家族基因对遗传转化再生效率的影响,对在葡萄基因组中鉴定到10个VvGRF和4个VvGIF基因进行了研究。VvGRF含有家族保守结构域WRC和QLQ,VvGIF含有保守结构域SNH和QG。VvGRF和VvGIF过表达烟草培养1个月后再生情况明显优于空载对照。烟草中过表达VvGRF8-GIF2和VvGRF4-GIF2,再生效率高达73.58%和65.05%,是对照的2.4 ~ 2.7倍;过表达rVvGRF8-GIF2(miR396结合的靶位点突变后的VvGRF8-GIF2),再生效率提升效果最好,达到了83.43%,是对照的3.1倍;相对于VvGRF8-GIF2嵌合体的过表达转化,构建的VvGRF8、VvGIF2同源嵌合体VvGRF4-GIF2、VvGRF5-GIF2和VvGRF8-GIF3过表达后的促进再生效果相对较弱。综合试验结果,VvGRF8和VvGIF2有利于提升植物遗传转化的再生效率。
李敏, 李思雨, 施紫涵, 陈爽, 徐炎, 刘国甜. 葡萄GRF/GIF家族基因对遗传转化再生效率的影响[J]. 园艺学报, 2025, 52(1): 51-65.
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| 基因 Gene | 基因ID Gene ID | 上游引物(5′-3′) Forward primer | 下游引物(5′-3′) Reverse primer |
|---|---|---|---|
| VvGRF1 | Vitvi02g00239 | CCTGGTGGCGTCTATGAGTG | AGCCGCCATTCCTCCAGT |
| VvGRF2 | Vitvi02g00449 | CTTCCAAGATTGCCCGCCTT | GCAGCCAAGCATATCCCCAG |
| VvGRF3 | Vitvi08g01498 | AGCATTATCAGCCTGCTTTGTTG | TGACCAGTTACCACGTCCCT |
| VvGRF4 | Vitvi09g00107 | CCTATCACCTCAGGCCACCA | TCCACACCCTCCCTCATTCC |
| VvGRF5 | Vitvi11g00092 | AGGCCATTTTACCTTGCTGGC | AGCTCTCTGCCCCCATTCAC |
| VvGRF6 | Vitvi15g00815 | CCGCTTCGGTGTATTGCTTCT | CTGCTCAAGCTCACGCAACT |
| VvGRF7 | Vitvi15g04517 | CCATTCGGATTGTCGGGCTC | GCTCAGGGTCAGTGTTTCCG |
| VvGRF8 | Vitvi16g04017 | GGTCCGGAACCAACCAATCC | AGGCCATGTGCTGTCCAAAG |
| VvGRF9 | Vitvi16g01354 | TGTGGTAAGGTGGTGGGTGT | TCCCACGTTGTTGCAGTGTC |
| VvGRF10 | Vitvi18g00623 | CTGGTCAGCAAGAACAGCAG | AAGTTCCCAGAGCTGTAACCTGT |
| VvGIF1 | Vitvi07g00563 | TGTTCACTTTGCAGTTTGCAGC | ATCAGTGGTGACGTTGCTGG |
| VvGIF2 | Vitvi14g02674 | CATTTTGGACCACCACGGTAGA | TGGTATGCTAACTCCACACGC |
| VvGIF3 | Vitvi15g00903 | ATGCAGCAGAACCCCCAGAT | GCTGAGCTTGGTACTGTGC |
| VvGIF4 | Vitvi16g01357 | CCTTCATTTCCTCCCACCGC | GGTGGTTGGGCATCAGCAAT |
| GAPDH | F6GSG7_VITVI | CCAAGGCTGGAATAGCACTC | CCATGTGGACAATCAAGTCG |
表1 用于qRT-PCR反应的引物序列
Table 1 Primer sequences used for qRT-PCR reactions
| 基因 Gene | 基因ID Gene ID | 上游引物(5′-3′) Forward primer | 下游引物(5′-3′) Reverse primer |
|---|---|---|---|
| VvGRF1 | Vitvi02g00239 | CCTGGTGGCGTCTATGAGTG | AGCCGCCATTCCTCCAGT |
| VvGRF2 | Vitvi02g00449 | CTTCCAAGATTGCCCGCCTT | GCAGCCAAGCATATCCCCAG |
| VvGRF3 | Vitvi08g01498 | AGCATTATCAGCCTGCTTTGTTG | TGACCAGTTACCACGTCCCT |
| VvGRF4 | Vitvi09g00107 | CCTATCACCTCAGGCCACCA | TCCACACCCTCCCTCATTCC |
| VvGRF5 | Vitvi11g00092 | AGGCCATTTTACCTTGCTGGC | AGCTCTCTGCCCCCATTCAC |
| VvGRF6 | Vitvi15g00815 | CCGCTTCGGTGTATTGCTTCT | CTGCTCAAGCTCACGCAACT |
| VvGRF7 | Vitvi15g04517 | CCATTCGGATTGTCGGGCTC | GCTCAGGGTCAGTGTTTCCG |
| VvGRF8 | Vitvi16g04017 | GGTCCGGAACCAACCAATCC | AGGCCATGTGCTGTCCAAAG |
| VvGRF9 | Vitvi16g01354 | TGTGGTAAGGTGGTGGGTGT | TCCCACGTTGTTGCAGTGTC |
| VvGRF10 | Vitvi18g00623 | CTGGTCAGCAAGAACAGCAG | AAGTTCCCAGAGCTGTAACCTGT |
| VvGIF1 | Vitvi07g00563 | TGTTCACTTTGCAGTTTGCAGC | ATCAGTGGTGACGTTGCTGG |
| VvGIF2 | Vitvi14g02674 | CATTTTGGACCACCACGGTAGA | TGGTATGCTAACTCCACACGC |
| VvGIF3 | Vitvi15g00903 | ATGCAGCAGAACCCCCAGAT | GCTGAGCTTGGTACTGTGC |
| VvGIF4 | Vitvi16g01357 | CCTTCATTTCCTCCCACCGC | GGTGGTTGGGCATCAGCAAT |
| GAPDH | F6GSG7_VITVI | CCAAGGCTGGAATAGCACTC | CCATGTGGACAATCAAGTCG |
| 基因ID Gene locus ID | 染色体 Chromosome | 基因名称 Gene name | 起始与终止位点/bp Start and end position | 大小/bp Size | CDS/bp | ORF/aa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vitvi02g00239 | 2 | VvGRF1 | 2 139 069 ~ 2 141 255 | 1 986 | 1 608 | 535 |
| Vitvi02g00449 | 2 | VvGRF2 | 4 219 207 ~ 4 220 305 | 1 098 | 882 | 211 |
| Vitvi08g01498 | 8 | VvGRF3 | 17 729 492 ~ 17 731 764 | 2 272 | 1 191 | 396 |
| Vitvi09g00107 | 9 | VvGRF4 | 1 134 269 ~ 1 136 573 | 2 304 | 1 998 | 363 |
| Vitvi11g00092 | 11 | VvGRF5 | 1 000 319 ~ 1 001 707 | 1 388 | 1 164 | 387 |
| Vitvi15g00815 | 15 | VvGRF6 | 17 227 979 ~ 17 232 031 | 4 092 | 1 838 | 467 |
| Vitvi15g04517 | 15 | VvGRF7 | 18 612 801 ~ 18 615 995 | 3 194 | 1 794 | 597 |
| Vitvi16g00073 | 16 | VvGRF8 | 971 916 ~ 975 816 | 3 900 | 1 367 | 330 |
| Vitvi16g01354 | 16 | VvGRF9 | 22 127 734 ~ 22 130 159 | 2 425 | 1 731 | 576 |
| Vitvi18g00623 | 18 | VvGRF10 | 7 058 736 ~ 7 061 990 | 3 254 | 1 805 | 599 |
表2 葡萄基因组中GRF 家族的基因信息
Table 2 Genetic information of the GRF family in the grapevine genome
| 基因ID Gene locus ID | 染色体 Chromosome | 基因名称 Gene name | 起始与终止位点/bp Start and end position | 大小/bp Size | CDS/bp | ORF/aa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vitvi02g00239 | 2 | VvGRF1 | 2 139 069 ~ 2 141 255 | 1 986 | 1 608 | 535 |
| Vitvi02g00449 | 2 | VvGRF2 | 4 219 207 ~ 4 220 305 | 1 098 | 882 | 211 |
| Vitvi08g01498 | 8 | VvGRF3 | 17 729 492 ~ 17 731 764 | 2 272 | 1 191 | 396 |
| Vitvi09g00107 | 9 | VvGRF4 | 1 134 269 ~ 1 136 573 | 2 304 | 1 998 | 363 |
| Vitvi11g00092 | 11 | VvGRF5 | 1 000 319 ~ 1 001 707 | 1 388 | 1 164 | 387 |
| Vitvi15g00815 | 15 | VvGRF6 | 17 227 979 ~ 17 232 031 | 4 092 | 1 838 | 467 |
| Vitvi15g04517 | 15 | VvGRF7 | 18 612 801 ~ 18 615 995 | 3 194 | 1 794 | 597 |
| Vitvi16g00073 | 16 | VvGRF8 | 971 916 ~ 975 816 | 3 900 | 1 367 | 330 |
| Vitvi16g01354 | 16 | VvGRF9 | 22 127 734 ~ 22 130 159 | 2 425 | 1 731 | 576 |
| Vitvi18g00623 | 18 | VvGRF10 | 7 058 736 ~ 7 061 990 | 3 254 | 1 805 | 599 |
| 基因ID Gene locus ID | 染色体 chromosome | 基因名称 Gene name | 起始与终止位点/bp Start and end position | 大小/bp Size | CDS/bp | ORF/aa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vitvi07g00563 | 7 | VvGIF1 | 6 086 919 ~ 6 092 810 | 5 891 | 1 024 | 224 |
| Vitvi14g02674 | 14 | VvGIF2 | 7 536 676 ~ 7 559 301 | 22 625 | 1 037 | 223 |
| Vitvi15g00903 | 15 | VvGIF3 | 18 236 759 ~ 18 241 761 | 5 002 | 1 159 | 222 |
| Vitvi16g01357 | 16 | VvGIF4 | 22 146 392 ~ 22 148 829 | 2 437 | 597 | 189 |
表3 葡萄基因组中GIF 家族的基因信息
Table 3 Genetic information of the GIF family in the grapevine genome
| 基因ID Gene locus ID | 染色体 chromosome | 基因名称 Gene name | 起始与终止位点/bp Start and end position | 大小/bp Size | CDS/bp | ORF/aa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vitvi07g00563 | 7 | VvGIF1 | 6 086 919 ~ 6 092 810 | 5 891 | 1 024 | 224 |
| Vitvi14g02674 | 14 | VvGIF2 | 7 536 676 ~ 7 559 301 | 22 625 | 1 037 | 223 |
| Vitvi15g00903 | 15 | VvGIF3 | 18 236 759 ~ 18 241 761 | 5 002 | 1 159 | 222 |
| Vitvi16g01357 | 16 | VvGIF4 | 22 146 392 ~ 22 148 829 | 2 437 | 597 | 189 |
图6 转基因烟草DNA(A)和蛋白质(B)水平阳性鉴定及阳性叶盘(C)再生状态
Fig. 6 Positive identification of transgenic tobacco DNA and protein(A,B)and positive leaf disc regeneration status(C)
| 过表达载体 Overexpressed vector | 外植体数 Number of explants | 出芽数 Bud number | 平均再生效率/% Mean regeneration efficiency | 过表达载体 Overexpressed vector | 外植体数 Number of explants | 出芽数 Bud number | 平均再生效率/% Mean regeneration efficiency |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| GFP | 26 | 7 | 26.83 ± 1.03 e | rVvGRF8-GIF2 | 40 | 35 | 83.43 ± 4.39 a |
| VvGRF8 | 31 | 14 | 43.29 ± 1.09 d | 43 | 33 | ||
| 30 | 13 | 43 | 37 | ||||
| 29 | 12 | VvGRF5-GIF2 | 18 | 9 | 44.44 ± 3.21 d | ||
| VvGIF2 | 30 | 11 | 40.00 ± 1.36 d | 18 | 8 | ||
| 30 | 13 | 18 | 7 | ||||
| 30 | 12 | VvGRF4-GIF2 | 22 | 13 | 65.05 ± 3.39 b | ||
| VvGRF8+GIF2 | 31 | 16 | 53.57 ± 5.03 c | 23 | 15 | ||
| 31 | 15 | 24 | 17 | ||||
| 28 | 17 | VvGRF8-GIF3 | 15 | 7 | 45.69 ± 0.97 cd | ||
| VvGRF8-GIF2 | 24 | 17 | 73.58 ± 2.11 ab | 15 | 7 | ||
| 23 | 17 | 16 | 7 | ||||
| 25 | 19 |
表4 过表达阳性烟草出芽数及出芽率
Table 4 The number and germination rate of overexpressed positive tobacco
| 过表达载体 Overexpressed vector | 外植体数 Number of explants | 出芽数 Bud number | 平均再生效率/% Mean regeneration efficiency | 过表达载体 Overexpressed vector | 外植体数 Number of explants | 出芽数 Bud number | 平均再生效率/% Mean regeneration efficiency |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| GFP | 26 | 7 | 26.83 ± 1.03 e | rVvGRF8-GIF2 | 40 | 35 | 83.43 ± 4.39 a |
| VvGRF8 | 31 | 14 | 43.29 ± 1.09 d | 43 | 33 | ||
| 30 | 13 | 43 | 37 | ||||
| 29 | 12 | VvGRF5-GIF2 | 18 | 9 | 44.44 ± 3.21 d | ||
| VvGIF2 | 30 | 11 | 40.00 ± 1.36 d | 18 | 8 | ||
| 30 | 13 | 18 | 7 | ||||
| 30 | 12 | VvGRF4-GIF2 | 22 | 13 | 65.05 ± 3.39 b | ||
| VvGRF8+GIF2 | 31 | 16 | 53.57 ± 5.03 c | 23 | 15 | ||
| 31 | 15 | 24 | 17 | ||||
| 28 | 17 | VvGRF8-GIF3 | 15 | 7 | 45.69 ± 0.97 cd | ||
| VvGRF8-GIF2 | 24 | 17 | 73.58 ± 2.11 ab | 15 | 7 | ||
| 23 | 17 | 16 | 7 | ||||
| 25 | 19 |
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