北美鹅掌楸LtAGO1 基因的克隆、表达及其启动子分析

摘要: 叶原基来源于茎顶端分生组织（shoot apical meristem, SAM）的周围区，AGO1 基因在叶原基分化过 程中发挥着重要作用。为深入探究叶原基分化成叶器官的形态建成机制，该研究以北美鹅掌楸为材料，采 用 RT-PCR 和 RACE 克隆技术获得 LtAGO1 的 cDNA 全长和启动子序列，并预测其功能；通过 RT-qPCR 分析 LtAGO1 在鹅掌楸属中的组织表达模式。同时，经抗性筛选和 DNA 鉴定获得 ProAGO1 :: GUS 的转基 因拟南芥株系，并进一步对 T2 代阳性植株进行表型和 GUS 组织化学染色分析。结果表明：（1） LtAGO1 基因包含 3 300 bp 的开放阅读框，编码 1 100 个氨基酸，分子量为 122.14 kD，理论等电点（pI）为 9. 36。 （2）氨基酸序列分析表明 LtAGO1 含 Gly-rich-AGO1 和 Piwi 两个典型的 AGO 基因结构域，同源性分析表 明 LtAGO1 蛋白与沉水樟 AGO1 蛋白（RWR84608.1）亲缘关系最近。（3）组织表达特异性分析发现 LtAGO1 在北美鹅掌楸不同组织间的相对表达量为雄蕊>花芽>花瓣>花萼>叶片>雌蕊>叶芽>茎；LtAGO1 在北美鹅 掌楸叶片不同发育阶段的相对表达量为叶芽萌动期>幼叶期>衰老期>成熟期；AGO1 在鹅掌楸属叶缘的表 达量高于叶片的其他部位，且北美鹅掌楸叶凹陷部位的表达量高于叶尖部位。（4）获得叶中侧轴向和基顶 轴向的极性缺失、叶缘锯齿、重瓣花型的转化株系，GUS 组织染色发现 LtAGO1 启动 GUS 基因在叶芽顶 端稳定表达，且在新分化的叶柄上表达较强，在成熟期的茎、叶、花和果的维管束中均特异表达。LtAGO1 启动子的 GUS 活性强度为叶顶芽>花>维管束，这与实时定量 PCR 结果相一致。综上研究结果表明 LtAGO1 基因在顶端分生组织特异表达，且受到多种途径的调控而参与到叶和花器官的发育进程中。该研究为进一 步了解北美鹅掌楸 LtAGO1 基因的基本功能及其调控叶形发育机制提供了理论基础。