BIO ORGANS同源基因异源转化大岩桐的研究(2)

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参考文献 14

1 前言

随着现代生物技术的发展，越来越多与花发育相关的基因得到了克隆与研究，花卉基因工程取得了较大的进展，并逐渐成为花卉育种的新趋势。目前该技术应用很广泛，大量文献表明目前花色基因工程的研究比较热门，尤其是花卉业发展水平较高的发达国家已在观赏植物的花色基因工程上开展了大量的基础和应用研究, 并取得了有效的成绩, 具备明显的竞争优势。但国内与花器官大小研究直接相关的研究相对较少[1]。

研究植物器官尺寸大小不仅有助于进一步揭示调控器官大小的基因网络，而且对植物形态外观、生存繁殖、胁迫抗性等品质的遗传有重要指导意义，在生产实践中有广泛的应用前景。

1.1 百脉根BIO ORGANS（BIO）基因研究进展

百脉根属豆科植物，其花器官呈现独特的对称形式：沿背腹轴呈现背腹的分化（Dorsoventral, DV），同时拥有器官内部对称的背部花瓣以及不对称的腹部和侧部花瓣[2]。百脉根BIO ORGANS（BIO）基因由位于其染色体IV长臂上的一个单一半显性位点调控。通过EMS诱变筛选得到其突变基因bio，bio突变体中由于反转座子的插入，使得翻译过程提早终止[3]。百脉根bio突变体中花瓣的内部不对称形式消失，取代为对称形式，同时每个对称的腹部花瓣中均包含一个龙骨结构[3]。与野生型相比，百脉根bio突变体具有多效性，不但影响花器官内部的不对称性，并且使节间增长，器官变大，植株增大，同时还能影响植株的育性[3]。豌豆ele2突变体与百脉根bio突变体表型相类似，均具有多效性[3-4]。基因组定位显示，豌豆中的ELE2基因与百脉根BIO基因位于豆科基因组的共线性区段，结合表型分析，暗示ELE2基因和BIO基因可能是同源基因[3-4]。

运用农杆菌介导法将LjBIO基因导入烟草，与野生型相比，转基因植株明显矮化，器官变小；接近50%的叶片呈现缺刻状或呈现由一个叶片向两个叶片分裂的趋势；花冠颜色变浅，花器官形态、大小、数目等方面都表现出了一定的变化[5]。

将BIO基因导入矮牵牛，成功获得转基因植株，其表型与转BIO基因烟草植株表型类似`751^文*论|文\网www.751com.cn，叶片边缘均呈现不规则形态；部分叶片呈现缺刻状或呈现由一个叶片向两个叶片分裂的趋势；部分叶片面积减小，叶片变窄甚至有些叶片几乎只剩下主叶脉[6]。

目前在模式植物拟南芥中，已分离鉴定到多个通过影响细胞增殖和生长过程从而参与调控花器官尺寸的基因。如Mizukami Y等证实从拟南芥中鉴定出来的AINTEGUMENATA (ANT)基因在植物器官形成过程中通过调控细胞数目和细胞分裂的程度从而决定器官的最终大小[7]。利用生物信息学手段，将百脉根的BIO ORGANS基因序列与拟南芥的全基因组序列进行比对，发现拟南芥中有两个编号分别为At4g32295和At3g24150的基因碱基序列与百脉根中的BIO ORGANS（BIO)基因相似程度最高论文网，进而推测这2个基因可能是BIO基因在拟南芥中的同源基因，其中At4g32295有2种转录本At4g32295.1和At4g32295.2。At4g32295.1和At4g32295.2基因定位于线粒体，前者在植物的保卫细胞中表达，At3g24150基因定位于细胞核，在植株体内中广泛表达。目前尚未有针对这些基因功能的报道，对这些基因的研究将有助于揭示百脉根BIO基因调控花器官形态和大小的分子的机理。