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柑橘是我国重要果品之一。近年来我国水果产量全面增长,果品购销迅速从卖方市场转向买方市场,特别是随着我国加入WTO,柑橘将面临市场国际化的激烈竞争,提高柑橘果实品质已是迫在眉睫。含糖量是柑橘果实品质构成的重要指标之一,而且糖是酸、类胡萝卜素和其它营养成分及芳香物质合成的基础原料。而转化酶是蔗糖代谢的关键酶,它包括几种同工酶,参与蔗糖在柑橘果实的源库分配,调控细胞分化和膨大以及发育,决定果实中糖的成分及比例,还参与对机械伤、病菌侵染和寒冷的响应过程等。因此研究柑橘转化酶相关基因具有重要的意义,可以从分子水平理解柑橘果实蔗糖积累与分解的分子机制,为通过基因工程改良柑橘品质和科学调控果实品质奠定基础。 本研究根据GenBank登记的植物液泡和细胞壁转化酶基因序列的保守区设计了4对PCR引物,采用我们改进的滤纸吸附噬菌体—PCR法筛选甜橙久噬菌体文库;分别以温州蜜柑、金柑和酸橙基因组DNA为模板进行PCR获得相关的转化酶基因成员的片段;运用Seq Aid Ⅱ、Clustalx和Bioedit软件包对获得的转化酶基因家族的7个序列进行了同源性分析和聚类分析;对不同成员进行了Southern杂交分析;以金柑、酸橙为材料进行了转化酶基因的特异性表达的初步研究。主要结果如下: 1.从甜橙基因组文库中筛选分离了甜橙液泡酸性转化酶基因全长序列(CS-VI1),该序列全长6942bp,包括1个类似转录因子、启动子序列、ORF和下游序列,编码588个氨基酸(图4),该基因包括6个外显子和5个内含子,其中第2个外显子仅9bp,编码3个氨基酸(DPN即天冬氨酸、脯氨酸和天冬酰胺),是迄今为止在植物界发现的最小的外显子。该基因与植物液泡转化酶基因同源性较高,推测定位于液泡,属于甜橙液泡酸性转化酶基因(CS-VI1)。 2.从甜橙基因组文库中筛选分离了甜橙细胞壁酸性转化酶基因(CS-CWI1),已测定序列长3073bp,该序列编码281个氨基酸,包括3个内含子和2个外显其中第1个外显子仅9bp,编码DPN(天冬氨酸、脯氨酸和天冬酰胺),目前该基因的全序列测定正在进行之中。该基因序列与植物细胞壁转化酶基因同源性较高,推测其定位于细胞壁,属于甜橙细胞壁酸性转化酶基因(CS-CWI1)。 浙江大学博士学位论文:柑橘转化 因家族咸员的分离及表达研究(2002) 3.获得了温州蜜柑转化酶基因家族3个基因片段,分析表明分别属于温州蜜 柑液泡转化酶基因工型(n-MI)、温州蜜柑液泡转化酶基因工1型(m- MZ)和温州蜜柑细胞壁转化酶基因I型(CUC们1)3个不同的成员。此外 还获得了金柑细胞壁转化酶基因片段(FC-CW)和酸橙转化酶基因片段。 4.对获得的上述7个柑桔类转化酶基因序列进行的同源性和聚类分析结果表_ 明,7个基因序列可分为四种类型:即温州蜜柑液泡转化酶基因CU-An,_ AFO 14925)和酸橙液泡转化酶基因(CA-Vll,AF434728)属于柑桔液泡转化 酶基因1型,温州蜜柑液泡转化酶基因(CU-AE,AY029481)和甜橙液泡转 化酶基因(“-叮1,吓扮%4幻属于柑桔液泡转化酶基因*型,温州蜜柑细 胞壁转化酶基因(CU-CWI,AF332881)属于柑桔细胞壁转化酶基因I型、甜 橙细胞壁转化酶基因(CS-CWll,AF314197)和金柑细胞壁转化酶基因(FC— CWI)属于柑桔转化酶基因 11型。 5,DIG-Southern杂交结果表明,四个转化酶基因家族的成员 CU-AI、CU- AIZ、CU-CWll和“-CWll中,除n-CWll和0-CWll两个探针杂交出现 较弱的杂交干扰信号外,其它各成员之间无干扰信号产生。CU-CWI 和_ CS-CWll两个探针杂交出现次信号,可采用 CSCWI与 CUCWI同源性较低的 另一段序列制作探针进行杂交来消除,也可通过缩短杂交时间、提高杂交 和洗膜的温度以及降低洗膜SSC的浓度等措施来减弱甚至消除。 6.DIG-Northern杂交结果表明,金柑细胞壁酸性转化酶基因(FC-CWI)在金 柑和酸橙的幼果中特异表达,具有器官特异表达特性。同一基因类型的甜- 橙转化酶基因(CS-CWI)的阳性克隆已获得,有望得到一个果实特异的启动 子。 7.本研究在文库筛选和基因亚克隆方法上作了改进。滤纸吸附噬菌体PCR是- 一种快速、灵敏、经济有效的文库筛选方法。利用Tao DNA聚合酶的聚合 活性和3’末端转移酶活性,改变该片段使其含有3’腺苦酸O)突出未端,与_ pUCm1载体实现了高效连接~。8.初步建立了以柑桔类果树根茎叶花果实为材料的RNA的提取方法,经分析 表明,RNA的质量可满足Northern杂交、RT-PCR等试验的要求。