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VvmiR396s及其靶基因VvGRF1在葡萄种子发育过程中的表达分析

2023-03-29分类号:S663.1

【作者】张晓雯  宣旭娴  白云赫  王霏  吴伟民  王壮伟  董天宇  张川  房经贵  王晨  
【部门】南京农业大学园艺学院  江苏省农业科学院果树研究所  
【摘要】[目的]鉴定葡萄miR396家族成员(VvmiR396s)及其靶基因VvGRF1,探究VvmiR396s-VvGRF1在种子败育/发育中的作用模式。[方法]通过miR-RACE、RLM-RACE、PPM-RACE、烟草共转化活体验证等方法鉴定VvmiR396s及其靶基因,生物信息学分析其潜在功能与进化保守性,RT-qPCR 检测VvmiR396s在有核和无核品种中的时空表达差异及VvmiR396s-VvGRF相关性差异。[结果]与‘魏可’葡萄相比,‘京可晶’葡萄花后28 d种子发育被严重抑制,出现败育且种子萎缩,而前者种子正常发育。对VvmiR396a/b/c/d 的前体及其成熟体序列进行鉴定,VvmiR396a/b/c/d前体均可形成典型的茎环结构,成熟体序列均位于茎环的5′臂上。VvmiR396a/b/c/d 与烟草、番茄等物种的同源序列亲缘关系较近,而与小麦的亲缘关系较远。预测到VvmiR396s的8条潜在靶基因,利用RLM-RACE、PPM-RACE技术体外鉴定到VvGRF1/10是VvmiR396s的真实靶基因,且后者对前两者的裂解位点及频度分别为10~(th)(19/22、5/25)/11~(th )(2/22、2/25)和9~(th)(17/21、3/20)/11~(th)(2/21、1/20);进一步利用烟草共转化体系对它们的裂解作用进行了活体验证,并发现VvmiR396s对VvGRF1的裂解作用强于VvGRF10,故在此重点研究其对VvGRF1的作用。靶基因VvGRF1蛋白与胡杨、毛白杨、荷花、烟草等物种的亲缘关系较近,且不同物种的GRF1均含有QLQ、WRC两个结构域;VvMIR396s和VvGRF1的启动子上都有多种激素(生长素、赤霉素、脱落酸等)响应元件,说明其可能通过响应激素信号从而调控生长发育;定量结果发现,在‘京可晶’种子败育过程中,VvmiR396a/b/c/d的表达量逐渐升高,且在败育关键期(花后42 d)有最高表达,而VvGRF1呈现相反表达模式;而在有核品种‘魏可’种子发育中,VvmiR396s呈现下降的趋势,在花后42 d有最低表达,靶基因表现相反的表达模式,表明VvmiR396s可能介导VvGRF1正调控葡萄种子败育,而负调控种子的发育;进一步相关性分析发现,‘京可晶’种子败育中VvmiR396b与VvGRF1的负相关性最高,表明VvmiR396b对VvGRF1具有最强的负调控作用,且VvmiR396b-VvGRF1可能是葡萄种子败育的主要调控模块。[结论]在假单性结实葡萄‘京可晶’中,鉴定到VvmiR396a/b/c/d 4个成员;VvmiR396b-VvGRF1可能是参与调控葡萄种胚败育的调控途径。
【关键词】葡萄  VvmiR396s  GRFs  假单性结实  种胚败育
【基金】国家重点研发计划项目(2018YFD1000106);; 国家自然科学基金项目(31972373);; 江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目(JBGS[2021]086);; 江苏省高等学校优势学科项目(PAPD)
【所属期刊栏目】南京农业大学学报
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