版纳植物园发现可用于能源植物小桐子转基因研究的花序芽和种子特异性表达启动子

启动子是位于基因上游区域的调控基因表达的一段DNA序列,包括组成型表达、组织特异性表达和诱导型表达等几个主要类型。其中,组织特异性表达启动子驱使目的基因在植物特定的组织部位或发育阶段进行表达,能对植物性状进行定向的遗传改良。

版纳植物园能源植物分子育种研究组的陶彦彬博士及其合作者在徐增富研究员的指导下,首先对能源植物小桐子(Jatropha curcas)的APETALA1JcAP1)基因在各个组织部位的表达水平进行了分析,发现该基因在小桐子的花序芽、雌花和雄花中表达,而在其它组织中几乎都没有表达;在花序芽中的表达量远远高于雌花和雄花。由此推断JcAP1基因是花特异性表达基因。然后,进一步克隆获得了1.5 kb的JcAP1启动子片段,并将其与报告基因GUS融合(JcAP1-GUS), 转化拟南芥,进行启动子活性分析后发现JcAP1启动子只在拟南芥花序芽和雄蕊中具有表达活性,是一个花特异性启动子,且启动子的–1313/–1057区段对其在花序芽中的活性是必须的。进一步分析JcAP1-GUS转基因小桐子中的启动子活性,结果表明JcAP1启动子除了在小桐子花序芽中具有高表达活性外,在种子中也具有较高的表达活性。因而,小桐子本身来源的JcAP1启动子可用于驱使功能基因在小桐子花序芽和种子中进行表达。

相关研究结果以Isolation and characterization of the Jatropha curcas APETALA1 (JcAP1) promoter conferring preferential expression in inflorescence buds为题,已在线发表于国际专业期刊Planta

JcAP1启动子在小桐子成年植株中的表达活性

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版纳植物园获得四倍体和八倍体小桐子

小桐子的种质资源遗传多样性低,因此通过传统杂交育种难以获得优良品种。人工诱导获得多倍体小桐子,可以创制新的种质资源,为其遗传改良和育种研究提供材料。

版纳植物园热带植物资源可持续利用重点实验室能源植物分子育种研究组与中科大生科院联合培养的博士研究生牛龙见等人在导师徐增富研究员的指导下,采用秋水仙 素处理小桐子幼苗的茎尖,成功获得了四倍体和八倍体小桐子植株。与二倍体植株相比,四倍体植株高度没有显著变化,但八倍体植株生长缓慢,高度仅是二倍体植 株的1/3。随着倍性的增加,小桐子植株叶片变厚、气孔变大、气孔密度降低,但净光合速率和气孔导 度下降。另外,四倍体植株的叶片、雌雄花、花粉粒、果实和种子都比二倍体植株大,但单粒种子的重量和油含率降低了。四倍体植株与二倍体类似,在田间生长一 年左右均能开花、结果,但八倍体植株生长三年后仍未开花。本研究结果有助于进一步了解多倍体化对小桐子花发育等生长发育特性以及抗逆性的影响。

相关研究结果以Identification and characterization of tetraploid and octoploid Jatropha curcas induced by colchicine为题,已在线发表于国际专业期刊Caryologia 69(1): 58–66。

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