天狼月季吧 关注:4,795贴子:197,928

[文献翻译] 除月月粉以外复花蔷薇的分子遗传研究

只看楼主收藏回复

Molecular Genetic Studies on Continuous-flowering Roses that do notoriginate from Rosa chinensis

PS:玫瑰主场

硕苞

麝香

腺果


回复
1楼2021-01-22 12:39
    期待


    回复
    来自iPhone客户端2楼2021-01-22 12:42
      摘要
      现代月季的连续开花行为被认为起源于中国月季。中国月季中,花抑制基因KSN中存在一个copia样反转录转座子的插入,它阻断了该基因转录物的成熟,使蔷薇能够持续开花。大多数现代复花月季预计有这种突变的等位基因KSN(ksncopia)。由于复花现代月季遗传背景狭窄,本研究旨在寻找不含ksncopia等位基因的复花,为培育新型月季奠定基础。我们还旨在测试KSN可能参与调节玫瑰R.rugosa的复花行为。通过KSN基因分型,我们发现可复花的玫瑰只有一个未插入的野生KSN等位基因,表明其复花行为与中国月季不同。测序分析未发现明显的KSN基因突变,KSN基因的季节性表达与玫瑰尖开花期和营养期的交替有明显的相关性。因此,虽然KSN编码区的突变并不能简单地解释KSN参与了玫瑰复花行为的调控。为了揭示玫瑰开花行为的遗传决定因素,未来有必要对玫瑰开花行为的分离群体进行杂交和数量性状位点分析。(PS:玫瑰复花原因目前未知)





      收起回复
      4楼2021-01-22 12:48
        前言
        蔷薇有两种截然不同的开花行为(图1):一次开花(OF)和连续开花(CF)。


        大多数野生蔷薇只在春季开花(OF),而许多品种在生长季持续开花(CF)。现代月季的复花行为被认为继承自18世纪的中国月季。古老的中国月季起源于野生物种的祖先,一季月月红。最近的分子研究揭示了中国月季复花行为的分子基础。中国月季行为受一个称为RB的单基因隐性位点控制,RB被证明是拟南芥终末花1(TFL1)的同源基因。玫瑰TFL1基因被命名为KSN(或RoKSN),KSN在蔷薇中具有抑制花芽分化的功能。在中国月季中,KSN中存在一个copia样反转录转座子的插入,它阻断了基因转录物的成熟,使月季能够持续开花。由于野生月月红的KSN中不存在这种反转录转座子插入,因此中国月季复花行为的遗传起源可能是突变(即KSN中的反转录转座子插入)。绝大多数具有复花行为的现代品种都具有这种突变的KSN等位基因。


        收起回复
        5楼2021-01-22 13:03
          现代月季基因库小,我们期待新的复花蔷薇作育种材料。此外,对月季生长和结构性状的数量性状位点(QTL)定位发现,许多QTL与KSN共定位,表明KSN对这些性状具有多效性效应和/或与控制这些性状的基因密切相关。这表明在育种过程中选择变异的等位基因可能限制了具有不同生长和结构特征的新月季的培育(即现代月季品种可能具有与其祖先月季相似的生长和结构特征)。因此,我们的目的是鉴定不具有来源于中国月季的KSN突变等位基因的复花蔷薇。
          最近,一个法国玫瑰研究小组对一系列蔷薇品种进行了KSN基因分型,发现一些秋大马士革相关品种(例如秋大马士革、苔藓、杂交麝香和波旁玫瑰),亚洲原种(例如 玫瑰 硕苞)可以复花,但没有来自中国月季的KSN突变等位基因。


          Araou E. 2011. Diversité génétique et origine de la remontée de floraison chez le rosier.Rapport de Stage, UMR GenHort, Centre INRA d’Angers-Nantes, France. 法语看不懂 @dddaccord


          我们猜测其玫瑰复花行为与中国月季有不同的遗传起源。本研究的目的是
          (i)通过对玫瑰KSN基因的分型来检验这一假说。
          (ii)检测KSN参与调节玫瑰复花行为的可能性。
          除中国月季外,其它蔷薇的复花机制尚未见报道。


          玫瑰



          硕苞



          麝香



          腺果



          大马士革=(法国蔷薇*麝香蔷薇)*腺果蔷薇


          包括大马士革和法国蔷薇再杂交得到的波特兰月季的复花性,追溯起来也都来自于麝香蔷薇和腺果蔷薇


          回复
          7楼2021-01-22 13:18
            材料和方法

            植物材料
            研究材料为日本名古屋大学的 玫瑰、多花蔷薇 野蔷薇,Hinaarare,以及日本东山植物园的和平、藤和平和月月粉Old Blush。玫瑰有一个日本名字Hamanasu,它的野生种群分布在温带和亚洲北部的沙质海岸。本种能够从春季到秋季间断开花,许多次枝(图1)第二次开花。因此,我们认为该物种为连续开花物种。多花蔷薇(Rosa multiflora)一季花,分布于亚洲东北部,是丰花月季(Floribunda rose)的祖先。商业品种Hinaarare(T.Takeuchi,Kesei Rose Nurries®,2001)、HT 和平、中国古老月季 月月粉 old Blush都复花,而藤和平一季花。


            收起回复
            8楼2021-01-22 13:28
              KSN基因分型
              使用引物TFL1c-F-1和TFL1c-R-1鉴定了三种不同的等位基因,分别命名为KSNwild、KSNcopia和KSN LTR(图2)(表1)。



              KSNwild等位基因是一个没有插入的野生等位基因。ksncopia等位基因是在该基因第二内含子中长插入的突变等位基因,长插入是在中国月季中发现的copia样反转录转座子(9kbp)。由于长插入阻断了基因的转录,ksncopia等位基因是一种功能缺失等位基因。相反,KSNLTR等位基因是一种插入短的突变等位基因,可以恢复转录物。短插入(0.9kbp)是copia样反转录转座子的一个长末端重复(LTR)区,可能是copia样反转录转座子的5'LTR和3'LTR同源重组的结果(PS:LTR可能是转座子从插入又跳出留下的)。我们可以预期,起源于中国月季的月季具有突变的等位基因ksncopia,而蔷薇具有功能性等位基因KSNwild和/或KSNLTR等位基因。
              聚合酶链反应(PCR)在20微升体积中进行,该体积包含1X PrimeSTAR GXL缓冲液、0.2 mM每个脱氧核糖核苷酸三磷酸、0.2μm每个引物、1.0单位PrimeSTAR GXL DNA聚合酶(TaKaRa)和2-10ng基因组DNA。PCR程序为94°C 2min,[98°C 10s,60°C(对于月月粉为58.5°C)15s,68°C 100s],38个循环,68°C 5min。

              KSN序列分析


              KSN基因 利用引物TFL1c-F-1和TFL1c-R-1(表1)从玫瑰(复花品种)和多花蔷薇(一季花品种)中克隆了基因,并比较了它们的碱基序列,以检验玫瑰的KSN是否保持花抑制的功能。KSN是拟南芥末端花1(TFL1)同源物,属于磷脂酰乙醇胺结合(PEBP)蛋白家族。在PEBP家族中,还有一种叫做开花位点T(FT)的蛋白质,在植物中起着花激活剂的作用。(PS:FT蛋白就是成花素)
              因此,TFL1和FT属于同一个蛋白家族,但具有拮抗作用。在拟南芥中,交换一个氨基酸足以将TFL1蛋白转化为FT功能,反之亦然。因此,我们测试了这一功能上重要的氨基酸是否在玫瑰和多花蔷薇的KSN中得到了很好的保守性。(PS:检测 玫瑰 多花蔷薇 KSN的相似性 )。


              收起回复
              9楼2021-01-22 13:50
                为什么没人气


                收起回复
                来自Android客户端10楼2021-01-22 13:53
                  RoFT和KSN的季节性表达分析
                  我们比较了花激活因子RoFT 和 花抑制因子KSN 的季节性基因表达模式,这些基因在R.rugosa(CF种)、R.multiflora(of种)和Hinaarare(CF种)之间。从不同时间点的茎尖提取模板RNA样本(图3)。
                  茎尖是顶端分生组织、叶原基和幼茎组织的混合物。用oligo-dT引物反转录总RNA,并进行实时PCR。表1列出了用于KSN和RoFT表达分析的引物。使用TCTP基因作为参考,对每个样本中的RNA量进行标准化。


                  图3。采集茎尖进行基因表达分析。(a) -(f)玫瑰茎尖的摄影图像。样品发育阶段的缩写和描述如下图所示。注意,7月11日采集的第2个茎尖(2SAJuly)在连续开花的玫瑰R.rugosa和Hinaarare中分化为花芽,但在一季花R.multiflora中这些是营养茎尖。


                  回复
                  11楼2021-01-22 13:59
                    结果与讨论

                    KSN基因分型
                    具有持续开花(CF)行为的商业品种Hinaarare、Peace和Old Blush都只有突变的等位基因ksncopia(图4),这表明它们的CF行为是由KSN中的功能缺失突变引起的,并且起源于中国月季。此外,藤和平Cl.有一个功能等位基因KSNLTR,它(至少部分)恢复了KSN的功能,变成一季开花(of)。与此相反,具有CF行为的野生种玫瑰R.rugosa只有KSNwild等位基因,而没有ksncopia,表明其CF行为的遗传起源与中国月季R.chinensis不同。一种可能的解释是,它的KSNwild也是由于另一种突变(如frameshift,indel)而丧失了功能。为了测试这种可能性,我们对其中一个物种,玫瑰R.rugosa进行了KSN的测序和表达分析。


                    回复
                    12楼2021-01-22 14:03
                      (PS: 玫瑰 KSN 没有失去功能)
                      KSN序列分析
                      玫瑰rugosa(CF种)和多花蔷薇 R.multiflora(OF种)在KSN的编码区中都没有明显的突变(例如移码或indel),并且它们假定的氨基酸序列通常是非常保守的(图5)。




                      rugosa(RgKSN)和R.multiflora(RmKSN)中KSN的推测氨基酸序列与野生单季月月红(RoKSN,ADO64261)中KSN的比较,以及光叶蔷薇R.luciae(RoFT,CAX46426)中FT的比较。



                      玫瑰、多花蔷薇 、野生单季月月红 的KSN蛋白中的组氨酸(H)在功能上重要的氨基酸(,no.85)没有变化,而光叶蔷薇R. luciae的FT蛋白中的酪氨酸(Y)没有变化。Wang等人(2012年)分析了玫瑰TFL1蛋白质的三级结构,并得出结论,它们与其他植物中的TFL1蛋白质非常相似,支持这一结果。与多花蔷薇(RmKSN)和野生月月红R. chinensis spontanea (RoKSN)相比,玫瑰KSN(RgKSN)中有两个氨基酸(,No.44,146)发生了变化,但这些变化的功能意义尚不清楚。因此,没有证据表明玫瑰KSN蛋白发生功能缺失突变,其复花行为不可能简单地用KSN编码区的突变来解释。


                      回复
                      13楼2021-01-22 14:15
                        硬核


                        回复
                        来自Android客户端14楼2021-01-22 14:15
                          RoFT和KSN的季节性表达分析
                          图6显示了RoFT和KSN在R.rugosa(CF种)、R.multiflora(of种)和Hinaarare(CF种)中的季节性表达模式。正在早春的花起始期,所有蔷薇的KSN表达被抑制,并且花激活剂RoFT逐渐增加(图6a)。RoFT的表达在第一个开花期显著增加(图6b),而在所有蔷薇幼嫩营养期的二级嫩枝中则下降到零(图6c)。在这一阶段,玫瑰(CF种)表现出低水平的KSN表达,这与多花蔷薇中KSN的高水平表达形成对比(图6c)。这种不同的KSN表达模式可能与不同种间的开花行为有关。营养期过后,随着玫瑰R.rugosa和月季Hinaarare的第二次开花,RoFT再次增加,而在多花蔷薇R.multiflora中未检测到RoFT(图6d)。正如所料,月季Hinaarare在所有季节都没有可检测到的KSN表达,因为copia样逆转录转座子插入阻断了KSN的转录物积累(Iwata et al.,2012)。





                          RoFT和KSN基因在玫瑰、多花蔷薇、月季Hinaarare茎尖的季节性表达。3月出芽后1SA,第一枝顶端立即开花;1SA2w,1SA后2周;1SA4w,1SA后4周;1FB,4月在第一枝顶端形成花芽;1BS,花芽气球期,花瓣可见;2 ajune,6月27日取样的第二枝顶端;2 ajuly,7月11日取样的第二枝顶端。
                          (a) RoFT逐渐增加,而KSN在第一次开花的花起始期受到抑制;(b)RoFT在第一次开花的所有物种中高度表达;(c)RoFT在第二次枝的营养期受到抑制。KSN在连续开花(CF)玫瑰中也受到抑制,但在一季花(OF)多花蔷薇中增加;(d)在第二次开花期间,RoFT在玫瑰R.rugosa和Hinaarare中再次增加,而在多花蔷薇R.multiflora中未检测到。


                          收起回复
                          15楼2021-01-22 14:24
                            硬核硬到看不下去了……


                            回复
                            来自iPhone客户端16楼2021-01-22 14:25
                              。。。请你解释的通俗易懂一些。。。


                              回复
                              来自Android客户端17楼2021-01-22 14:29