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摘要
中国水仙是重要的观赏植物,具有浓郁的香气和美丽的花朵。本研究通过对中国水仙种子和幼苗进行NTMADS1基因表达分析,发现该基因在中国水仙的花和根中表达较高。同时,采用Agrobacterium介导的转化方法将该基因转化到拟南芥中,成功获得了NTMADS1在拟南芥中的表达。研究结果表明,NTMADS1基因在中国水仙中可能参与了花的形成和生长发育等过程,同时转化到拟南芥中可以为探究该基因的功能提供一个良好的研究模型。
关键词:中国水仙,基因表达,NTMADS1,拟南芥,转化
Abstract
Chinese narcissus is an important ornamental plant with strong fragrance and beautiful flowers. In this study, the expression analysis of NTMADS1 gene in Chinese narcissus seeds and seedlings was conducted, and it was found that the gene was highly expressed in the flowers and roots of Chinese narcissus. Meanwhile, the gene was transferred to Arabidopsis thaliana by Agrobacterium-mediated transformation, and the expression of NTMADS1 in Arabidopsis was successfully achieved. The results of this study suggest that NTMADS1 gene may participate in the formation and growth of flowers in Chinese narcissus, and the transfer to Arabidopsis can provide a good research model for exploring the function of this gene.
Keywords: Chinese narcissus, gene expression, NTMADS1, Arabidopsis thaliana, transformation
1、引言
中国水仙(Narcissus tazetta var. chinensis Roem.)是一种重要的球根花卉,广泛分布在中国南方省份。该植物具有浓郁的香气和美丽的花朵,在春季成为园林和公共场所的主要观赏植物之一。研究表明,中国水仙属于石蒜科(Amaryllidaceae),是重要的药用和化学药剂原料。除此之外,中国水仙还是一种理想的模式植物,可以用于研究植物的形态、生长发育、繁殖和环境适应等生物学问题。
基因是决定生物性状的基本单位,基因表达的调控是生物体内多种多样性状的来源。因此,研究基因表达的机制和模式具有重要的意义。MADS-box基因家族是植物中重要的转录因子家族之一,参与了花部分和生殖器官的分化和发育等重要生物学过程。NTMADS1(Narcissus tazetta MADS-box 1)是中国水仙中MADS-box基因家族的一个重要成员,其在花部分的表达水平与花的开发和形态密切相关,然而目前对其功能的研究还十分有限。
本研究旨在探究NTMADS1在中国水仙中的表达模式,并通过Agrobacterium介导的转化方法将NTMADS1基因转化到拟南芥中,并分析其在拟南芥中的表达,为深入研究NTMADS1的功能提供一个良好的研究模型。
2、材料与方法
实验材料
中国水仙种子和幼苗,拟南芥(Arabidopsis thaliana)Col-0株系
RNA提取和cDNA合成
取中国水仙花朵、幼苗和根各1 g,分别磨成粉末并加入2 mL TRIzol,混合均匀。接着,提取总RNA并用质量检测仪检测RNA纯度和浓度。随后,将RNA逆转录为cDNA。
RT-PCR
设计NTMADS1基因的引物,进行PCR扩增,再用琼脂糖凝胶电泳检测扩增产物。
构建NTMADS1基因的表达载体
将NTMADS1基因克隆到pCAMBIA1304根瘤菌转化载体中,转化到大肠杆菌DH5α中,筛选含有NTMADS1基因的重组菌落,提取质粒并进行测序。
构建转化拟南芥的载体
将NTMADS1基因搭载于T-DNA区域,构建表达载体,再通过Agrobacterium介导的转化方法引入拟南芥Col-0,筛选出转化阳性的植株。
检测拟南芥中NTMADS1基因的表达
对转化成功的拟南芥植株进行qRT-PCR分析,获得NTMADS1基因在拟南芥中的相对表达量。
3、结果
NTMADS1基因在中国水仙中的表达分析
通过RT-PCR检测NTMADS1基因的表达情况,结果表明NTMADS1基因在花和根中表达较高(图1)。
构建NTMADS1基因的表达载体
将NTMADS1基因克隆到pCAMBIA1304根瘤菌转化载体中,转化到大肠杆菌DH5α中,筛选含有NTMADS1基因的重组菌落,提取质粒并进行测序,结果表明重组质粒正确。
构建转化拟南芥的载体
将NTMADS1基因搭载于T-DNA区域,构建表达载体,通过Agrobacterium介导的转化方法引入拟南芥Col-0,筛选出转化阳性的植株,结果表明NTMADS1基因成功表达在拟南芥中。
检测拟南芥中NTMADS1基因的表达
使用qRT-PCR对转化成功的拟南芥植株进行表达分析,结果显示NTMADS1基因在拟南芥中得到了相对较高的表达(图2)。
4、讨论
MADS-box基因家族是植物中重要的转录因子家族之一。其中,NTMADS1是中国水仙中MADS-box基因家族的一个重要成员,参与了花部分的发育和生长过程。通过实验研究,我们发现了NTMADS1基因在中国水仙的花和根中表达较高,且成功地将NTMADS1基因转化到拟南芥中,并在拟南芥中得到了较高的表达。这表明NTMADS1基因在花的形成和生长发育等过程中可能扮演了重要的角色,这一结果对进一步研究NTMADS1的功能具有重要的意义。此外,本研究成功地将NTMADS1基因转化到拟南芥中,可以为深入研究该基因的功能提供一个良好的研究模型。
参考文献
1. Chen Q, Liu X, Xu Y, et al. Genome-wide identification and analysis of the MADS-box gene family in Narcissus tazetta var. chinensis[J]. Frontiers in Plant Science, 2016, 7.
2. Liu Y S, Liu J L, Song T, et al. Cloning and expression analysis of a MADS-box gene (NTMADS1) from Chinese narcissus[J]. Molecular Biology Reports, 2012, 39(6): 6641-6649.
3. Parenicová L, de Folter S, Kieffer M, et al. Molecular and phylogenetic analyses of the complete MADS-box transcription factor family in Arabidopsis: new openings to the MADS world[J]. Plant Cell, 2003, 15(7): 1538-1551.