Page 103 - 《广西植物》2020年第7期

７ 期 刘换换等: 北美鹅掌楸 ＣＰＰ 转录因子家族 ＬｔＴＣＸ２ 基因的克隆与分析 ９ ９ ９

ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ ｔｉｓｓｕｅ ａｎｄ ｃｅｌｌ ｄｉｖｉｓｉｏｎ. Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙꎬ ａ ＣＰＰ￣ｌｉｋｅ ｆａｍｉｌｙ ｇｅｎｅ
ｗａｓ ｃｌｏｎｅｄ ｂｙ ＲＡＣＥ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｒｏｍ Ｌｉｒｉｏｄｅｎｄｒｏｎ ｔｕｌｉｐｉｆｅｒａ ｎａｍｅｄ ＬｔＴＣＸ２ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｆｌｏｗｅｒ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ. Ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ＬｔＴＣＸ２ ｗａｓ ２ ８６６ ｂｐ. ＬｔＴＣＸ２ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ａｎ ｏｐｅｎ ｒｅａｄｉｎｇ ｆｒａｍｅ (ＯＲＦ) ｏｆ ２ ４２４ ｂｐꎬ ｅｎ￣
ｃｏｄｉｎｇ ８０７ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｗｉｔｈ ｔｗｏ ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ ＴＳＯ１￣ｌｉｋｅ ＣＸＣ ｄｏｍａｉｎｓ ｂｙ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ＮＣＢＩ ｓｉｔｅ. Ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ
ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎ ｗａｓ ８８ ６９９.２５ Ｄａꎬ ｉｓｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｉｎｔ ｗａｓ ５.８３ ａｎｄ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ６２.３８. ＬｔＴＣＸ２ ｗａｓ ｐｒｅ￣
ｄｉｃｔｅｄ ｔｏ ｂｅ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ａｎｄ ｎｏｎ￣ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ ｎｕｃｌｅｏｐｒｏｔｅｉｎ ｗｉｔｈｏｕｔ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅ. Ｔｈｅ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｈｏｍｏｌｏｇｙ ｓｅｑｕｅｎｃｅ
ａｎｄ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｔｈａｔ ＬｔＴＣＸ２ ｈａｄ ｈｉｇｈ ｈｏｍｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ＣＰＰ￣ｌｉｋｅ ｆａｍｉｌｙ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ａｎｄ ｗａｓ ｍｏｓｔ
ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ＮｎＴＣＸ２ ｉｎ Ｎｅｌｕｍｂｏ ｎｕｃｉｆｅｒａ ａｎｄ ＰｅＴＣＸ２ ｉｎ Ｐｏｐｕｌｕｓ ｅｕｐｈｒａｔｉｃａ. Ｒｅａｌ￣ｔｉｍｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ＰＣＲ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＬｔＴＣＸ２ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｈｉｇｈｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌｅａｆ ａｎｄ ｈａｒｄｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｐａｌ ａｎｄ ｐｅｔａｌ. Ｔｈｅ ｔｉｓｓｕｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｒｄｅｒ ｆｒｏｍ ｈｉｇｈ ｔｏ ｌｏｗ ｗａｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌｅａｆꎬ ｆｌｏｗｅｒ ｂｕｄꎬ ｐｉｓｔｉｌꎬ ｓｔａｍｅｎꎬ ｓｔｅｍꎬ ｒｏｏｔꎬ ｐｅｔａｌ ａｎｄ ｓｅｐａｌ. Ｔｈｅｓｅ ｒｅ￣
ｓｕｌｔｓ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ＬｔＴＣＸ２ ｉｓ ａ ｒａｔｈｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ ｇｅｎｅ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｅｖｅｒａｌ ｈｅｌｐ ｔｏ ｔｈｅ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｒｉｏ￣
ｄｅｎｄｒｏｎ ｐｌａｎｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｉｏｌｏｇｙ ｌｅｖｅｌ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｌｉｒｉｏｄｅｎｄｒｏｎ ｔｕｌｉｐｉｆｅｒａꎬ ＣＰＰ￣ｌｉｋｅ ｆａｍｉｌｙꎬ ＬｔＴＣＸ２ ｇｅｎｅꎬ ＣＲＣ ｄｏｍａｉｎꎬ ｔｉｓｓｕｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ

ＣＰＰ￣ｌｉｋｅ 蛋白是一类广布于生物中、成员较少 ２０１４ꎻＺｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５ꎻＳｏｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６ꎻ潘冉冉
的转录因子ꎬ目前未在酵母中发现ꎮ ＣＰＰ 家族基 等ꎬ２０１８)ꎮ 水稻和拟南芥 ＣＰＰ￣ｌｉｋｅ 家族都具有高

因具有 １ ~ ２ 个 高 度 保 守、富 含 半 胱 氨 酸 Ｃｙｓ 的 度保守的 ＣＲＣ 结构域ꎬ单子叶和双子叶植物分化
ＣＸＣ 结 构 域 Ｃ１ 和 Ｃ２ ( ｐｆａｍ０３６３０８ꎬ ＣＸ￣ 之前ꎬＣＰＰ￣ｌｉｋｅ 家族基因发生过大幅度的扩张ꎬ分
ＣＸ４ＣＸ３ＹＣＸ￣ＣＸ６ＣＸ３ＣＸＣＸ２Ｃ)ꎬ 以 及 连 接 二 者、 化完成后ꎬ二者的 ＣＰＰ￣ｌｉｋｅ 家族基因按照物种特
长度可变的保守的 Ｒ 序列( ＲＮＰＸＡＦＸＰＫ)ꎬ３ 段保 异性的方式进行了扩张ꎬ拟南芥存在基因丢失现

守序列即构成保守的 ＣＲＣ 结构域( Ｃ１￣ＲＮＰＸＡＦＸ￣ 象ꎬ而两段 ＣＸＣ 结构域及 Ｒ 序列则是协同进化
ＰＫ￣Ｃ２)(Ｓｏｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０００ꎻＡｎｄｅｒｓｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００７)ꎮ (Ｙａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ２００８ꎻ王凯ꎬ２０１０)ꎮ 目前ꎬ对 ＣＰＰ 转
ＣＰＰ 家族基因主要集中于动物方面的调控研究ꎬ 录因子在单子叶和真双子叶植物中的少数模式植
在植物中的功能研究较少( 闵浩巍ꎬ２０１３)ꎬ在植物 物中进行了初步的进化分析ꎬ对该家族在基部被
中主要参与细胞分化、繁殖器官发育ꎮ Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ. 子植物中的进化过程尚待探索与研究ꎮ
(１９９７)首次在拟南芥(Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ) 中获得 鹅掌楸属( Ｌｉｒｉｏｄｅｎｄｒｏｎ) 隶属于木兰科( Ｍａｇ￣
的 ＣＰＰ￣ｌｉｋｅ 家族基因是 ＴＳＯ１ꎮ ＴＳＯ１ 是一种核蛋 ｎｏｌｉａｃｅａｅ)ꎬ是第四纪冰川作用后的孑遗植物ꎬ自然
白ꎬ在花器官中高度表达ꎬ调控细胞分裂与细胞膨 散落分布ꎮ 鹅掌楸属植物是基部被子植物系的典
大(Ｈａｕｓｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９９８)ꎮ 通过对 ｔｓｏ１ 突变体的研 型植物ꎬ在植物进化发生系统中具有特殊地位ꎬ且

究ꎬ该基因对细胞的方向性增长发挥作用ꎬ并影响 保存了许多花部器官原始特征ꎬ是研究开花植物
到有丝分裂和胞质分裂ꎬ说明 ＴＳＯ１ 基因对拟南芥 进化进程的理想树种( Ｒｏｎｓｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００３ꎻＺａｈｎ ｅｔ
花器官的形成是必需的ꎬ推测其可能是编码花器 ａｌ.ꎬ ２００５)ꎮ 鹅 掌 楸 属 主 要 包 括 两 个 种ꎬ 鹅 掌 楸

官细胞分裂的重要元件(Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９９７ꎻＨａｕｓｅｒ ｅｔ (Ｌ. ｃｈｉｎｅｎｓｅ)和北美鹅掌楸(Ｌ. ｔｕｌｉｐｉｆｅｒａ) ( Ｐａｒｋｓ ｅｔ
ａｌ.ꎬ １９９８ꎬ２０００)ꎮ 随后ꎬ在大豆( Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ) 中 ａｌ.ꎬ １９８３)ꎮ 北美鹅掌楸和鹅掌楸有着相似的外
发现了 １ 个 ＣＰＰ１ 蛋白ꎬ发现其参与共生根瘤中 形ꎬ但要比鹅掌楸高大ꎬ花色丰富ꎬ花型优美ꎬ且属

ｌｅｇｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ 基 因 调 控 ( Ｃｖｉｔａｎｉｃｈ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０００)ꎮ 于典型的蜜源植物ꎬ具有重要的生态和经济效益ꎬ
目前 已 陆 续 在 大 豆、 水 稻 ( Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ)、 小 麦 是北美地区最大且观赏性优良的树种之一( Ｂｅｃｋꎬ
(Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ)、玉米( Ｚｅａ ｍａｙｓ) 等植物中发 １９９０)ꎮ 北美鹅掌楸相比于其他树种ꎬ不需要精细
现 ＣＰＰ￣ｌｉｋｅ 家族基因ꎬ并对它们的功能进行了一 的管理ꎬ很少受到病虫害的侵害ꎬ对金属毒害也有
些探索(Ｙａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００８ꎻ 王凯ꎬ２０１０ꎻ孟超敏等ꎬ 一定的防御功能ꎬ是优良的园林绿化树种( Ｋｌｕｇｈ