园艺学报 ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (10): 2091-2103.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-0761
杨江伟1,2, 段小琴2, 张飞燕2, 张丽3, 邓玉荣2, 王晓凤2, 郑智勇2, 张宁2, 司怀军1,2,*()
收稿日期:
2023-05-12
修回日期:
2023-07-13
出版日期:
2023-10-25
发布日期:
2023-10-30
通讯作者:
*(E-mail:hjsi@gsau.edu.cn)
基金资助:
YANG Jiangwei1,2, DUAN Xiaoqin2, ZHANG Feiyan2, ZHANG Li3, DENG Yurong2, WANG Xiaofeng2, ZHENG Zhiyong2, ZHANG Ning2, SI Huaijun1,2,*()
Received:
2023-05-12
Revised:
2023-07-13
Published:
2023-10-25
Online:
2023-10-30
Contact:
*(E-mail:hjsi@gsau.edu.cn)
摘要:
通过检测26个StIAA家族基因在马铃薯根系发育过程中的表达发现:18个StIAA基因在根系成熟后的表达量比发育初期显著上调,8个StIAA基因变化不显著。利用人工microRNA(artificial microRNA,amiRNA)技术对上调表达最为显著的StIAA22做进一步的功能研究:构建干扰表达载体pBI121-amiRIAA,通过根癌农杆菌介导法转入马铃薯栽培品种‘Dèsirèe’。经定量PCR检测,StIAA22在所有转基因株系中的表达均受到明显抑制;其根系形态构型与非转基因植株差异明显,根系生长受到抑制,根长明显变短,侧根数量增加,根系生物量减少。以上结果表明StIAA22在调节马铃薯根系形态建成中起关键作用。
杨江伟, 段小琴, 张飞燕, 张丽, 邓玉荣, 王晓凤, 郑智勇, 张宁, 司怀军. 利用人工miRNA沉默StIAA22对马铃薯根系构型的影响[J]. 园艺学报, 2023, 50(10): 2091-2103.
YANG Jiangwei, DUAN Xiaoqin, ZHANG Feiyan, ZHANG Li, DENG Yurong, WANG Xiaofeng, ZHENG Zhiyong, ZHANG Ning, SI Huaijun. Root Architecture Alteration by Down-regulation of the StIAA22 Gene Using Artificial MicroRNA in Potato[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2023, 50(10): 2091-2103.
引物名称 Primers name | 引物(5′-3′) Primers sequence |
---|---|
amiR-IAA-I | GATAGACCCTTTATAGGCTTCGCTCTCTCTTTTGTATTCC |
amiR-IAA-II | GAGCGAAGCCTATAAAGGGTCTATCAAAGAGAATCAATGA |
amiR-IAA-III | GAGCAAAGCCTATAATGGGTCTTTCACAGGTCGTGATATG |
amiR-IAA-IV | GAAAGACCCATTATAGGCTTTGCTCTACATATATATTCCT |
表1 巢式PCR构建amiR-IAA载体所需引物
Table 1 Primers for construction of amiR-IAA vector using overlapping PCR
引物名称 Primers name | 引物(5′-3′) Primers sequence |
---|---|
amiR-IAA-I | GATAGACCCTTTATAGGCTTCGCTCTCTCTTTTGTATTCC |
amiR-IAA-II | GAGCGAAGCCTATAAAGGGTCTATCAAAGAGAATCAATGA |
amiR-IAA-III | GAGCAAAGCCTATAATGGGTCTTTCACAGGTCGTGATATG |
amiR-IAA-IV | GAAAGACCCATTATAGGCTTTGCTCTACATATATATTCCT |
PCR反应 PCR reaction | 正向引物 Forward oligo | 反向引物 Reverse oligo | 模板 Template | 产物长度/bp Length of PCR product |
---|---|---|---|---|
(a) | A | Ⅳ | pRS300 | 272 |
(b) | Ⅲ | Ⅱ | pRS300 | 171 |
(c) | Ⅰ | B | pRS300 | 298 |
(d) | A | B | (a) + (b) + (c) | 701 |
表2 产生amiRNA前体的标准反应体系
Table 2 Standard reaction system of amiRNA precursor
PCR反应 PCR reaction | 正向引物 Forward oligo | 反向引物 Reverse oligo | 模板 Template | 产物长度/bp Length of PCR product |
---|---|---|---|---|
(a) | A | Ⅳ | pRS300 | 272 |
(b) | Ⅲ | Ⅱ | pRS300 | 171 |
(c) | Ⅰ | B | pRS300 | 298 |
(d) | A | B | (a) + (b) + (c) | 701 |
图3 马铃薯StIAA基因在根系不同发育阶段的表达模式 * 表示P < 0.05时差异显著,** 表示P < 0.01 时差异显著。
Fig. 3 Expression pattern of StIAAs in potato root development * indicates signifificant difference(P < 0.05),** indicates signifificant difference(P < 0.01).
图4 马铃薯StIAA22基因amiRNA载体的构建 A:d片段测序结果,红色线条代表pRS300载体上ath-miR319a的成熟序列和其反向序列经重叠PCR扩增后替换为amiRIAA成熟序列和其反向序列;B:pBI121-amiRIAA表达载体的结构。
Fig. 4 Construction of suppress expression vector of StIAA22 with amiRNA A:Sequencing of the d fragment,the red lines represent mature sequence of miR319a and its reverse sequence on original pRS300 vector,and amiRIAA mature sequence and its reverse sequence after PCR amplification;B:Construction of pBI121-amiRIAA expression vector.
图5 转基因植株NPTII基因的PCR检测 M:DL2 000 marker;V:载体质粒;CK:未转基因植株;T1 ~ T10:转基因植株。
Fig. 5 PCR detection of NPTII gene in the transgenic plants M:DL2 000 marker;V:Vector;CK:Non-transgenic plants;T1-T10:Transgenic plants.
图6 RLM-5° RACE验证amiRIAA对StIAA22基因mRNA的降解位点 括号内的分数表示所有测序克隆中显示断裂位点的克隆比例。
Fig. 6 RLM-5° RACE verification of StIAA22 gene mRNA cleavage sites generated by amiRIAA Fraction within parentheses means the proportions of 5°RACE clones showing these cleavage sites out of all sequenced clones.
图7 人工miRNA抑制了马铃薯StIAA22的表达 CK:未转基因植株;T1 ~ T10:转基因植株,* 表示P < 0.05 时差异显著,** 表示P < 0.01 时差异显著。
Fig. 7 Artifificial miRNAs silence the expression of the StIAA22 in potato CK:Non-transgenic plants;T1-T10:Transgenic plants,* indicates signifificant difference(P < 0.05),** indicates signifificant difference(P < 0.01).
图8 转基因马铃薯植株(T1,T2和T9)与非转基因植株(CK)的表型特征
Fig. 8 Phenotypic characteristics of transgenic potato plants(T1,T2 and T9)and non-transgenic(CK) * P < 0.05,** P < 0.01.
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