藜麦配子发育相关基因CqSTK的筛选及功能分析OA北大核心CSTPCD

【目的】SEEDSTICK(STK)是MADS-box转录因子家族成员,在控制配子发育和种子大小形态方面起关键作用。探究STK在藜麦配子发育过程中的作用。【方法】利用不同光周期处理下具有不同光周期特性的两种藜麦的转录组数据,筛选受光周期调控影响的、与配子发育相关的差异基因,克隆该基因,并对其进行生物信息学、表达模式、亚细胞定位分析和拟南芥异源表达验证基因功能。【结果】筛选到差异基因AUR62022366-RA。该基因的表达模式与植株的表型差异一致,在短日材料中,该基因在灌浆期表达量高时植株结实,表达量低时植株不结实。生物信息学分析表明,CqSTK的CDS全长为672 bp,编码223个氨基酸。STK同源基因进化树结果显示,CqSTK与同属物种菠菜、甜菜STK基因聚为一支,有较近的亲缘关系。此外,CqSTK与拟南芥STK具有相似的三级结构,单倍型分析表明,CqSTK的外显子序列在10个藜麦品种中完全一致,但在内含子区域存在SNP。该基因定位于烟草叶表皮细胞的细胞核和细胞膜上。荧光定量PCR显示,CqSTK在藜麦花器官形成和籽粒形成期高表达,尤其在籽粒形成期,其表达量达到最高。拟南芥过表达和突变体回补实验表明,过表达和回补植株开花时间远长于突变体和野生型,且过表达和回补植株果荚长度和荚果内种子数显著高于stk突变体和回补植株。【结论】CqSTK高表达会延迟花期,同时正向调节拟南芥的种子长度和结实率。