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龙葵蛋白酶抑制剂Ⅱ基因(Solanum americanum proteinase inhibitor Ⅱ,SaPIN2)包括SaPIN2a和.SaPIN2b两个家族。其中.SaPIN2a的mRNA在植物韧皮部中特异表达,而SaPIN2a蛋白定位于成熟筛分子中。SaPIN2b受创伤诱导表达,在花中组成型表达,而通过对转基因植株中启动子表达分析和原位RT-PCR的结果发现SaPIN2b同样在腺毛中组成型表达。研究结果推测:SaPIN2a可能与植物维管束的分化发育有关,而SaPIN2b可能与植物毛状体的分化发育有关。
为了探讨SaPIN2a在植物维管束分化发育过程中的生理功能,本研究比较分析了空载体转化植株、SaPIN2a沉默表达植物及.SaPIN2a超量表达植株发育过程中茎、主叶脉、一级支脉、根维管束分化发育的显微及亚显微结构;同时,为了研究SaPIN2b与植物毛状体分化发育的关系,分别构建了由35S和SaPIN2b启动子驱动表达的沉默表达载体pAHAS和pKF06,以及由35S启动子驱动表达的超量表达载体pAH2b,通过农杆菌介导的叶盘转化法转化龙葵,并进行了分子生物学鉴定,最后分析比较了对照与几种不同的转基因植株毛状体的分化发育。
本研究取得的主要结论如下:
1.SaPIN2a的超量表达导致支脉维管束中间的木质部细胞和薄壁细胞的放射状排列结构发生紊乱,茎、主叶脉和根的维管束结构没有差别。
2.SaPIN2a超量表达的植株韧皮部成熟筛分子中出现类似叶绿体的细胞器,而SaPIN2a基因沉默的植株和对照植株筛分子发育正常。研究表明:SaPIN2a可能参与了龙葵筛分子选择性自体融解过程中的负调控。
3.SaPIN2b的超量表达导致T1及T2代烟草叶表面的腺毛较非转基因植株显著地增加,而非腺毛和气孔的分布没有差异。
4.TO代SaPIN2b超量表达龙葵植株与未转化植株在外形、植株的生长、开花等方面没有明显差别,且其叶片表面的毛状体形态结构基本与未转化植株同,腺毛数量较未转化植株显著增加,而非腺毛与气孔的分布与未转化植株没有差异。
5.两种TO代SaPIN2b沉默的植株与未转化植株在外形、植株的生长、开花等方面没有明显差别。然而,两种沉默植株叶表面的腺毛均显著地减少,大部分腺毛出现了各种畸形,而非腺毛和气孔的分布没有差异。