影响番茄果实大小相关基因的研究进展
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第44卷 第2期 2018 年 4 月
曲阜师范大学学报 Journal of Qufu Normal University
DOI:10.3969/ji.ssn.1001-5337.2018.2.081
Vol.44 No.2 Apr.2018
影响番茄果实大小相关基因的研究进展*
刘洪岩, 岳淑婷, 张 琳, 赵文静, 包 颖
的表达量,因此推测 该 基 因 在 影 响 细 胞 数 目 变 化 过
程中应该承担负调控子的作用.此后,利用酵母双 杂 交、体外结合以 及 基 因 枪 轰 击 等 技 术,Cong 等 再 次 对fw2.2在果实发育中的作用机 制 进 行 了 探 究,结 果发现Baidu Nhomakorabeaw2.2是植物特有的蛋白,它 和 分 布 在 质 体 膜上的 CKII激酶的β亚基互作,参与控制细胞分裂 周期的信号转导途 径[21].另 外 一 些 学 者 也 研 究 了 该
1 控制果实大小的重要功能基因
以 往 研 究 证 明 ,正 常 条 件 下 ,影 响 果 实 大 小 的 主 要内因在于细胞分裂次数和子房室数目改变等两个 方面[1,2].细胞,特 别 是 果 皮 细 胞 的 分 裂 次 数 增 多 或 子房室增加都会产生大果实,反之则会产生小果 实. 当然,细胞大小和倍 性 变 化 也 会 不 同 程 度 上 引 发 果 实大小改变[3,4].目 前,探 究 果 实 大 小 表 型 变 化 背 后 遗传因素的研究在番茄、甜瓜、南瓜、葡萄 等 [5-9] 众 多 植物中广泛开展,其中以番茄研究最为深入.基于 早 期 的 遗 传 图 谱 技 术 以 [10-12] 及 后 来 的 转 录 组[7-9,13,14] 和基 因 组 等 比 较 ,目 [1,15] 前 有 4 个 数 量 性 状 位 点 (Quantitativetraitloci,QTLs)被认为和“果实大小”这 种表型密切相关,其 分 别 是 控 制 果 实 重 量 的 fw2.2 和fw3.2,以及控制子房数目FAS 和 WUS,下面就
这4个基因的研究情况进行简单汇总. 1.1 fw 基因———控制果实的重量
fw 是英文“FruitWeight”的缩写,以 其 为 前 缀 的基因包括一 系 列 和 果 实 重 量 相 关 的 基 因 位 点.最 早在番茄的研究中,大约有30个 QTLs被认为和果 实 大 小 的 性 状 相 关[16],但 目 前 比 较 公 认 的 主 效 QTL 为fw2.2和fw3.2[2,17]. 1.1.1 fw2.2
(曲 阜 师 范 大 学 生 命 科 学 学 院 ,273165,山 东 省 曲 阜 市 )
摘 要:果 实 作 为 被 子 植 物 的 一 种 特 殊 器 官,形 态 变 化 非 常 丰 富,但 其 大 小 变 异 的 分 子 机 制 却 相 对 保 守.
目前,以番茄作为模式体系的研究已经识别出 对 果 实 大 小 具 有 调 控 作 用 的 4 个 基 因:fw2.2、fw3.2、FAS 和 WUS,这些基因分别隶属 CNR、CYP78A、CLA 和 WOX 基 因 家 族,并 且 从 细 胞 分 裂 次 数 和 子 房 室 数 目 改 变 等两个方面来调控果实大小.这些基因及其各自的基因家族在各类植物中广泛存在,起源 古 老,甚 至 可 以 追 溯 到 陆 生 植 物 的 祖 先 ,并 且 每 个 家 族 成 员 在 功 能 上 均 享 有 高 度 的 特 异 性 ,即 均 可 以 对 植 物 果 实 的 大 小 产 生 影 响 .
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曲 阜 师 范 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
2018 年
基因在其他植物中的功能,如 Guo等 在 转 基 因 玉 米 中 使 该 基 因 异 位 超 表 达 ,结 果 使 玉 米 整 株 植 物 变 小 ,
而下调或沉默该基因则使玉米植株和器官均明显增 大[22].此外,根据叶表 皮 细 胞 的 计 数 比 较,Guo 等 也 进一步发现,该基因 所 引 发 的 植 物 或 器 官 大 小 的 改
* 收 稿 日 期 :2017-11-29 基 金 项 目 :2017 年 国 家 级 大 学 生 创 新 创 业 训 练 计 划 项 目 (201710446071). 通 讯 作 者 :包 颖 ,女 ,1970-,博 士 ,教 授 ;研 究 方 向 :植 物 学 ;E-mail:baoyingus@126.com.
关 键 词 :果 实 大 小 ;基 因 ;细 胞 分 裂 ;子 房 室 数 目 中图分类号:Q941 文献标识码:A 文章编号:1001-5337(2018)02-0081-05
果实作为被子 植 物 的 一 种 特 殊 器 官,不 但 可 以 为胚珠和种子提供 保 护,还 可 以 在 繁 殖 期 协 助 种 子 的传播,利于 物 种 的 繁 殖.植 物 果 实 大 小 并 不 一 致, 重 达 数 千 克 ,轻 至 几 克 的 植 物 果 实 已 经 屡 见 不 鲜 .如 此多样的表型,其 背 后 的 遗 传 机 制 是 否 相 同? 本 文 基 于 前 人 的 研 究 ,将 聚 焦 模 式 植 物 番 茄 ,对 控 制 果 型 大小有重要影响的功能基因的研究进展进行总结.
fw2.2 基 因 是 细 胞 数 目 调 控 子 (CellNumber Regulator,CNR)基因家族的一个成员,是由 Alpert 等人 在 [18] 番茄2号 染 色 体 的 No.2 位 置 上 识 别 的 1 个控制果实大小的 QTL,也是第一个被识别和克隆 的与数量 性 状 相 关 的 基 因[19].早 期 的 研 究 表 明,该 QTL 对于野生和 栽 培 番 茄 鲜 果 重 量 差 异 贡 献 率 高 达30% .为 [16,18,19] 验证其 功 能,Cong 等 通 [20] 过 基 因 表达情况的比较,发现fw2.2在具 有 小 果 实 的 野 生 番茄中比具有大果实的栽培番茄具有更高和更持久
曲阜师范大学学报 Journal of Qufu Normal University
DOI:10.3969/ji.ssn.1001-5337.2018.2.081
Vol.44 No.2 Apr.2018
影响番茄果实大小相关基因的研究进展*
刘洪岩, 岳淑婷, 张 琳, 赵文静, 包 颖
的表达量,因此推测 该 基 因 在 影 响 细 胞 数 目 变 化 过
程中应该承担负调控子的作用.此后,利用酵母双 杂 交、体外结合以 及 基 因 枪 轰 击 等 技 术,Cong 等 再 次 对fw2.2在果实发育中的作用机 制 进 行 了 探 究,结 果发现Baidu Nhomakorabeaw2.2是植物特有的蛋白,它 和 分 布 在 质 体 膜上的 CKII激酶的β亚基互作,参与控制细胞分裂 周期的信号转导途 径[21].另 外 一 些 学 者 也 研 究 了 该
1 控制果实大小的重要功能基因
以 往 研 究 证 明 ,正 常 条 件 下 ,影 响 果 实 大 小 的 主 要内因在于细胞分裂次数和子房室数目改变等两个 方面[1,2].细胞,特 别 是 果 皮 细 胞 的 分 裂 次 数 增 多 或 子房室增加都会产生大果实,反之则会产生小果 实. 当然,细胞大小和倍 性 变 化 也 会 不 同 程 度 上 引 发 果 实大小改变[3,4].目 前,探 究 果 实 大 小 表 型 变 化 背 后 遗传因素的研究在番茄、甜瓜、南瓜、葡萄 等 [5-9] 众 多 植物中广泛开展,其中以番茄研究最为深入.基于 早 期 的 遗 传 图 谱 技 术 以 [10-12] 及 后 来 的 转 录 组[7-9,13,14] 和基 因 组 等 比 较 ,目 [1,15] 前 有 4 个 数 量 性 状 位 点 (Quantitativetraitloci,QTLs)被认为和“果实大小”这 种表型密切相关,其 分 别 是 控 制 果 实 重 量 的 fw2.2 和fw3.2,以及控制子房数目FAS 和 WUS,下面就
这4个基因的研究情况进行简单汇总. 1.1 fw 基因———控制果实的重量
fw 是英文“FruitWeight”的缩写,以 其 为 前 缀 的基因包括一 系 列 和 果 实 重 量 相 关 的 基 因 位 点.最 早在番茄的研究中,大约有30个 QTLs被认为和果 实 大 小 的 性 状 相 关[16],但 目 前 比 较 公 认 的 主 效 QTL 为fw2.2和fw3.2[2,17]. 1.1.1 fw2.2
(曲 阜 师 范 大 学 生 命 科 学 学 院 ,273165,山 东 省 曲 阜 市 )
摘 要:果 实 作 为 被 子 植 物 的 一 种 特 殊 器 官,形 态 变 化 非 常 丰 富,但 其 大 小 变 异 的 分 子 机 制 却 相 对 保 守.
目前,以番茄作为模式体系的研究已经识别出 对 果 实 大 小 具 有 调 控 作 用 的 4 个 基 因:fw2.2、fw3.2、FAS 和 WUS,这些基因分别隶属 CNR、CYP78A、CLA 和 WOX 基 因 家 族,并 且 从 细 胞 分 裂 次 数 和 子 房 室 数 目 改 变 等两个方面来调控果实大小.这些基因及其各自的基因家族在各类植物中广泛存在,起源 古 老,甚 至 可 以 追 溯 到 陆 生 植 物 的 祖 先 ,并 且 每 个 家 族 成 员 在 功 能 上 均 享 有 高 度 的 特 异 性 ,即 均 可 以 对 植 物 果 实 的 大 小 产 生 影 响 .
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曲 阜 师 范 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
2018 年
基因在其他植物中的功能,如 Guo等 在 转 基 因 玉 米 中 使 该 基 因 异 位 超 表 达 ,结 果 使 玉 米 整 株 植 物 变 小 ,
而下调或沉默该基因则使玉米植株和器官均明显增 大[22].此外,根据叶表 皮 细 胞 的 计 数 比 较,Guo 等 也 进一步发现,该基因 所 引 发 的 植 物 或 器 官 大 小 的 改
* 收 稿 日 期 :2017-11-29 基 金 项 目 :2017 年 国 家 级 大 学 生 创 新 创 业 训 练 计 划 项 目 (201710446071). 通 讯 作 者 :包 颖 ,女 ,1970-,博 士 ,教 授 ;研 究 方 向 :植 物 学 ;E-mail:baoyingus@126.com.
关 键 词 :果 实 大 小 ;基 因 ;细 胞 分 裂 ;子 房 室 数 目 中图分类号:Q941 文献标识码:A 文章编号:1001-5337(2018)02-0081-05
果实作为被子 植 物 的 一 种 特 殊 器 官,不 但 可 以 为胚珠和种子提供 保 护,还 可 以 在 繁 殖 期 协 助 种 子 的传播,利于 物 种 的 繁 殖.植 物 果 实 大 小 并 不 一 致, 重 达 数 千 克 ,轻 至 几 克 的 植 物 果 实 已 经 屡 见 不 鲜 .如 此多样的表型,其 背 后 的 遗 传 机 制 是 否 相 同? 本 文 基 于 前 人 的 研 究 ,将 聚 焦 模 式 植 物 番 茄 ,对 控 制 果 型 大小有重要影响的功能基因的研究进展进行总结.
fw2.2 基 因 是 细 胞 数 目 调 控 子 (CellNumber Regulator,CNR)基因家族的一个成员,是由 Alpert 等人 在 [18] 番茄2号 染 色 体 的 No.2 位 置 上 识 别 的 1 个控制果实大小的 QTL,也是第一个被识别和克隆 的与数量 性 状 相 关 的 基 因[19].早 期 的 研 究 表 明,该 QTL 对于野生和 栽 培 番 茄 鲜 果 重 量 差 异 贡 献 率 高 达30% .为 [16,18,19] 验证其 功 能,Cong 等 通 [20] 过 基 因 表达情况的比较,发现fw2.2在具 有 小 果 实 的 野 生 番茄中比具有大果实的栽培番茄具有更高和更持久