论文摘要
体细胞胚胎发生是在外界诱导的条件下,体细胞发生一系列的形态和生化改变形成体细胞胚的过程。体细胞胚胎发生的基础是高等植物特有的细胞全能性,不同于合子胚,体细胞胚胎很容易操控,培养条件也可控制。有些植物通过组培形成再生植株易且时间短,如水稻,烟草等;而有些植物通过组培形成再生植株难且时间长,如棉花。如果能够通过利用体胚发生相关基因,来提高植株的再生率和遗传转化率,缩短组培时间,那将能突破低转化再生率植物的组培瓶颈,于是克隆GhSERK家族基因并了解其表达模式显得极为重要。本论文由此开展如下工作：1.通过电子克隆和RACE技术,从棉花中克隆了四个((?)hSERK基因,GhSERK3的ORF为1863bp编码620个氨基酸,分子量为68574.3Da；GhSERK4的ORF为1836bp编码611个氨基酸,分子量为67721.5Da; GhSERK5的ORF为1833bp编码610个氨基酸,分子量为67608.2Da; GhSERKL1的ORF为1791bp编码596个氨基酸,分子量为66033.8Da,且该基因存在可变剪接现象。2.生物信息学分析表明它们都是带负电荷、水溶性、半衰期>10的稳定蛋白；4个基因都具有信号肽;均为膜蛋白；GhSERK3、GhSERK4和GhSERK5均为单次跨膜,且具有植物类受体蛋白激酶的典型结构,即胞外结构域、单次跨膜域和胞内激酶结构域,而GhSERKL1跨膜两次；这些基因普遍含有富含亮氨酸重复序列,蛋白激酶ATP结合位点,丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性位点,富脯氨酸区,蛋白激酶结构域,属植物体细胞胚胎发生受体类蛋白激酶。聚类分析表明GhSERK1属于拟南芥的SERK1/2亚家族,而GhSERK3、GhSERK4、GhSERK5和GhSERKLl属于拟南芥的SERK3/4/5亚家族。3.表达谱分析表明这些基因在不同胚珠和不同愈伤中均能表达,且在第三天和第六天的胚珠中表达量几乎无变化,在第九天胚珠时,GhSERK1、GHSERK3、GHSERK4和(?)GhSERK5表达量远高于第三天的表达量,而GhSERKL1在胚珠第十二天表达量最高。GhSERK1在胚性愈伤中的表达量远高于非胚性愈伤,GhSERK3、GhSERK5和GhSERKL1在胚性愈伤和非胚性愈伤中表达量几乎无差别,而GhSERK4在非胚性愈伤中的的表达量高于胚性愈伤。据上述结果推测GhSERK1、GhSERK3、 GhSERK4和GhSERK5在球形胚中高效表达,而GhSERKL1在幼胚进入心形期时高效表达;GhSERKl可能参与体细胞胚的发生过程,GhSERK3、GhSERK5和GhSERKL1可能不参与体细胞胚的发生过程；而GhSERK4可能在非胚性中起重要作用。综上所述,本研究从棉花中克隆了GhSERK家族基因,分析了这些基因在不同胚珠和不同愈伤中的表达情况。为GhSERKs在棉花体胚发生中的应用奠定基础,同时也为进一步研究GhSERKs在棉花体胚发生和合子胚发育过程中的功能奠定基础。