芝麻细胞色素P450超家族的成员鉴定及SiCYP703A2的功能验证

S565.4; 细胞色素P450(CYP450)超家族广泛参与初生和次生代谢物质的生物合成,其中CYP703家族基因参与拟南芥、水稻等的花药发育.本研究利用生物信息学方法,从芝麻基因组中鉴定出303个CYP450基因,发现它们分为9个家族簇(clan),43个基因家族,随机分布于16个连锁群中.CYP703家族是71 Clan的成员之一,为了解芝麻CYP703家族的功能,克隆并分析了其家族基因SiCYP703A2.系统进化分析表明,SiCYP703A2与拟南芥CYP703A2聚为一类,它们的氨基酸序列一致性为77％.表达分析表明,SiCYP703A2在芝麻的花蕾组织中高量表达,同时在花药发育的...

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Published in中国油料作物学报 Vol. 44; no. 2; pp. 331 - 343
Main Authors 李田雨, 杨远霄, 刘红艳, 汪魏, 周芳, 周婷, 赵应忠
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国农业科学院油料作物研究所,农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室,湖北武汉,430062 2022
Subjects
雄性不育
花粉壁
细胞色素P450
转基因拟南芥
SiCYP703A2
芝麻
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Abstract S565.4; 细胞色素P450(CYP450)超家族广泛参与初生和次生代谢物质的生物合成,其中CYP703家族基因参与拟南芥、水稻等的花药发育.本研究利用生物信息学方法,从芝麻基因组中鉴定出303个CYP450基因,发现它们分为9个家族簇(clan),43个基因家族,随机分布于16个连锁群中.CYP703家族是71 Clan的成员之一,为了解芝麻CYP703家族的功能,克隆并分析了其家族基因SiCYP703A2.系统进化分析表明,SiCYP703A2与拟南芥CYP703A2聚为一类,它们的氨基酸序列一致性为77％.表达分析表明,SiCYP703A2在芝麻的花蕾组织中高量表达,同时在花药发育的四分体阶段表达水平较高.拟南芥中超量表达后发现,SiCYP703A2超表达植株荚果变短、花粉活力降低,花药扫描电镜观察显示花粉壁表面出现不规则突起,花粉壁结构异常.此外,荧光定量PCR结果显示,多个花粉壁发育基因在SiCYP703A2超表达植株的花药中异常表达.这些结果表明,超量表达SiCYP703A2会导致转基因拟南芥花粉壁出现缺陷,导致育性降低,推测SiCYP703A2在花粉粒和花粉壁的形成中发挥作用.
AbstractList S565.4; 细胞色素P450(CYP450)超家族广泛参与初生和次生代谢物质的生物合成,其中CYP703家族基因参与拟南芥、水稻等的花药发育.本研究利用生物信息学方法,从芝麻基因组中鉴定出303个CYP450基因,发现它们分为9个家族簇(clan),43个基因家族,随机分布于16个连锁群中.CYP703家族是71 Clan的成员之一,为了解芝麻CYP703家族的功能,克隆并分析了其家族基因SiCYP703A2.系统进化分析表明,SiCYP703A2与拟南芥CYP703A2聚为一类,它们的氨基酸序列一致性为77％.表达分析表明,SiCYP703A2在芝麻的花蕾组织中高量表达,同时在花药发育的四分体阶段表达水平较高.拟南芥中超量表达后发现,SiCYP703A2超表达植株荚果变短、花粉活力降低,花药扫描电镜观察显示花粉壁表面出现不规则突起,花粉壁结构异常.此外,荧光定量PCR结果显示,多个花粉壁发育基因在SiCYP703A2超表达植株的花药中异常表达.这些结果表明,超量表达SiCYP703A2会导致转基因拟南芥花粉壁出现缺陷,导致育性降低,推测SiCYP703A2在花粉粒和花粉壁的形成中发挥作用.
Author 周芳
李田雨
周婷
杨远霄
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AuthorAffiliation 中国农业科学院油料作物研究所,农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室,湖北武汉,430062
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