园艺学报 ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (2): 292-308.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2024-0304
荆永琳1,2, 陈浪欣1,2, 李俊国1,2, 王加宾1,2, 王小冰1,2, 杨庆全1,2, 孟春阳1,2, 徐立1,2,*()
收稿日期:
2024-08-21
修回日期:
2024-10-18
出版日期:
2025-02-25
发布日期:
2025-02-23
通讯作者:
基金资助:
JING Yonglin1,2, CHEN Langxin1,2, LI Junguo1,2, WANG Jiabin1,2, WANG Xiaobing1,2, YANG Qingquan1,2, MENG Chunyang1,2, XU Li1,2,*()
Received:
2024-08-21
Revised:
2024-10-18
Published:
2025-02-25
Online:
2025-02-23
摘要:
以菠萝‘台农16’为材料,克隆得到基因AcKNOX1。AcKNOX1是同源异型盒基因,属于3个氨基酸环延伸蛋白超家族。AcKNOX1的开放阅读框为990 bp,编码329个氨基酸,编码蛋白定位于细胞核中。AcKNOX1启动子区域除核心启动子元件TATA-box和CAAT-box外,还包含许多与光响应、激素响应和非生物胁迫响应相关的元件。AcKNOX1在不同组织中均有表达,但具有明显的组织表达特异性,在茎的表达量最高,其次是叶片,且有刺叶片显著高于无刺叶片中。AcKNOX1响应GA3、ABA和6-BA信号诱导其表达上调。异源表达拟南芥,叶缘裂刻加深。利用酵母单双杂进行互作蛋白筛选,发现AcKNOX1可以与AcCUC1和AcCUC2启动子区域结合激活其表达;与AcBLH1、AcBLH4可形成异源二聚体,在细胞核中互作,且荧光素酶互补和双分子荧光互补实验验证了其互作的准确性。研究结果表明AcKNOX1在菠萝叶缘发育中起重要作用。
荆永琳, 陈浪欣, 李俊国, 王加宾, 王小冰, 杨庆全, 孟春阳, 徐立. 菠萝AcKNOX1影响叶缘发育的功能研究[J]. 园艺学报, 2025, 52(2): 292-308.
JING Yonglin, CHEN Langxin, LI Junguo, WANG Jiabin, WANG Xiaobing, YANG Qingquan, MENG Chunyang, XU Li. Functional Studies of Pineapple AcKNOX1 on Leaf Margin Development[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2025, 52(2): 292-308.
用途 Application | 序列名称 Sequence name | 上游引物序列(5′-3′) Forward primer | 下游引物序列(5′-3′) Reverse primer |
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AcKNOX1克隆 Cloning of AcKNOX1 | AcKNOX1 | CCCTTTCCCAAAACCCTACC | CGCCTTCATCGATTGATCGT |
AcKNOX1+ | GGGGTACCCCCTTTCCCAAAACCCTACC | GCTCTAGACGCCTTCATCGATTGATCGT | |
亚细胞定位 Subcellular localization | pBI221-AcKNOX1 | GACTCTAGAGGATCCATGGATGAGCAACTTTACCAAGTTA | CTCCGCGGCGGATCCTGCGCTTCTTGGTCACATCTATCG |
启动子克隆 Cloning of promoter | AcKNOX1-promoter | CAAAATAATGAAATCTATGGCCAAA | AAAAGGAAACCACACCCGAAA |
qRT-PCR | qPCR-AcKNOX1 | TGCCGTTTTGATGTTCTCACTAAG | CGATTGATCGTATACCCAGTTTG |
表1 AcKNOX1克隆与表达分析所用引物
Table 1 Primers for cloning and expression analysis of AcKNOX1
用途 Application | 序列名称 Sequence name | 上游引物序列(5′-3′) Forward primer | 下游引物序列(5′-3′) Reverse primer |
---|---|---|---|
AcKNOX1克隆 Cloning of AcKNOX1 | AcKNOX1 | CCCTTTCCCAAAACCCTACC | CGCCTTCATCGATTGATCGT |
AcKNOX1+ | GGGGTACCCCCTTTCCCAAAACCCTACC | GCTCTAGACGCCTTCATCGATTGATCGT | |
亚细胞定位 Subcellular localization | pBI221-AcKNOX1 | GACTCTAGAGGATCCATGGATGAGCAACTTTACCAAGTTA | CTCCGCGGCGGATCCTGCGCTTCTTGGTCACATCTATCG |
启动子克隆 Cloning of promoter | AcKNOX1-promoter | CAAAATAATGAAATCTATGGCCAAA | AAAAGGAAACCACACCCGAAA |
qRT-PCR | qPCR-AcKNOX1 | TGCCGTTTTGATGTTCTCACTAAG | CGATTGATCGTATACCCAGTTTG |
图3 AcKNOX1蛋白的进化分析 Ac:菠萝;At:拟南芥;Os:水稻;Pt:毛果杨;Zm:玉米
Fig. 3 Analysis of phylogenetic of AcKNOX1 Ac:Ananas comosus;At:Arabidopsis thaliana;Os:Oryza sativa;Pt:Populus trichocarpa;Zm:Zea mays
图5 AcKNOX1在菠萝‘台农16’不同组织中的表达分析 不同小写字母表示具有显著性差异(P < 0.05)
Fig. 5 Expression analysis of AcKNOX1 in different tissues of pineapple‘Tainong 16’ Different lowercase indicate significant differences(P < 0.05)
图6 AcKNOX1在外源GA3、ABA和6-BA处理的菠萝组培苗中的表达量 * 表示在同一时间处理与对照在0.05水平差异显著
Fig. 6 Expression level of AcKNOX1 in pineapple seedlings after exogenous GA3,ABA and 6-BA treatments * Indicates a significant difference between treatment and control at the 0.05 level at the same time
图8 AcKNOX1转基因拟南芥分子鉴定 1:阳性对照;2:野生型拟南芥;3 ~ 5:转基因拟南芥
Fig. 8 Molecular identification of transgenic Arabidopsis plants 1:Positive control;2:Wild type;3-5:Transgenic Arabidopsis
图9 拟南芥野生型(WT)、转空载体(Vector)和转基因(AcKNOX1-OE)株系表型 A:子叶叶缘形态,红色三角形指缺口;B:子叶下胚轴,白色三角指下胚轴与根交界的位置;C:下胚轴长度;D:抽薹时叶片表型;E:第6枚叶片表型;F:第6枚叶片锯齿数;G:结荚后叶片表型。L1、L2、L3和L4为4个转基因株系
Fig. 9 The phenotype of wild-type(WT),trans-empty vector(Vector)and transgenic(AcKNOX1-OE)lines of Arabidopsis A:The leaf margin of cotyledon,the red triangle shows serration at the leaf margin;B:The hypocotyl of cotyledon,the white triangles indicate the junction of the hypocotyl and root;C:The hypocotyl length;D:The leaf phenotype during bolting;E:The phenotype of the sixth rosette leaf;F:Quantification of serration in the sixth rosette leaf;G:The leaf phenotype after podding. L1,L2,L3,L4 indicate four lines of transgenic plants
图10 酵母单杂交实验验证AcKNOX1与AcCUC启动子结合 阴性对照:pAbAi-AcCUCpro + pGADT7,pAbAi + pGADT7
Fig. 10 Yeast one-hybrid assay of AcKNOX1 to the promoters of AcCUC Negative control:pAbAi-AcCUCpro + pGADT7,pAbAi + pGADT7
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