茄子3个Aux-IAA基因的克隆及表达分析

园艺学报，2015，42 (10)：2049–2058.Acta Horticulturae Sinicadoi：10.16420/j.issn.0513-353x.2015-0338；http：//www. ahs. ac. cn 2049茄子3个Aux/IAA基因的克隆及表达分析张立慧1,*，田时炳2,*，王志敏1,**，安礼渝1，汤青林1，王永清2，杨洋2，宋明1,**（1西南大学园艺园林学院，南方山地园艺学教育部重点实验室，重庆市蔬菜学重点实验室，重庆 400715；2重庆市农业科学院蔬菜花卉研究所，重庆 400055）摘 要：以茄子单性结实品系‘D-7-1’为材料，克隆到3个新的Aux/IAA基因，分别命名为SmIAA3、SmIAA4和SmIAA9，其CDS长度分别为573、564和915 bp，分别编码190、187和304个氨基酸；系统进化树分析表明，3个蛋白均属于Aux/IAA家族蛋白，与番茄亲缘关系较近，且均具有Aux/IAA家族蛋白的DomainⅠ、Ⅱ、Ⅲ 和 Ⅳ 保守结构域；其分子量分别为21.50、20.95和32.67 kD，理论等电点分别为7.62、6.02和8.57。

实时定量PCR分析表明：SmIAA9基因在单性结实和非单性结实品系茄子中的表达量差异明显，开花前单性结实品系的表达量显著高于非单性结实品系，推测其与茄子单性结实相关。

关键词：茄子；单性结实；Aux/IAA；克隆；生物信息学；表达分析中图分类号：S 641.1 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2015）10-2049-10Gene Cloning and Expression Analysis of Three Aux/IAA Genes in EggplantZHANG Li-hui1,*，TIAN Shi-bing2,*，WANG Zhi-min1,**，AN Li-yu1，TANG Qing-lin1，WANG Yong-qing2，YANG Yang2，and SONG Ming1,**（1College of Horticulture and Landscape Architecture，Southwest University，Key Laboratory of Horticulture Science for Southern Mountainous Regions，Ministry of Education，Chongqing Key Laboratory of Olericulture，Chongqing 400715，China；2The Institute of Vegetables and Flowers，Chongqing Academy of Agricultural Sciences，Chongqing 400055，China）Abstract：Three Aux/IAA genes SmIAA3，SmIAA4 and SmIAA9 in eggplant were cloned from parthenocarpic eggplant‘D-7-1’. The full CDS length of SmIAA3，SmIAA4 and SmIAA9 was 573，564 and 915 bp，which encoded three polypeptides of 190，187 and 304 amino acids. The phylogenetic analysis showed that the three proteins belonged to Aux/IAA family proteins and they had the highest similarity with Aux/IAA proteins of tomato. And the three novel proteins contained conserved domainⅠ，Ⅱ，Ⅲ and Ⅳof Aux/IAA family proteins. The molecular weight of the three proteins were 21.50，20.95 and 32.67 kD with isoelectric point 7.62，6.02 and 8.57 respectively. The RT-PCR analysis showed that the expression of SmIAA9 gene was different between parthenocarpic and nonparthenocarpic eggplant. Evidently the parthenocarpic was higher than the nonparthenocarpic before flowering，which indicated that收稿日期：2015–06–30；修回日期：2015–10–09基金项目：国家自然科学基金项目（31501756）；国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目（CARS-25-A-06）；中央高校基本科研业务费专项（XDJK2014C092）* 共同第一作者** 通信作者Author for correspondence（E-mail：minzniwang_555@；swausongm@）Zhang Li-hui，Tian Shi-bing，Wang Zhi-min，An Li-yu，Tang Qing-lin，Wang Yong-qing，Yang Yang，Song Ming.Gene cloning and expression analysis of three Aux/IAA genes in eggplant. 2050Acta Horticulturae Sinica，2015，42 (10)：2049–2058. SmIAA9 would be a gene related with parthenocarpy.Key words：eggplant；parthenocarpy；Aux/IAA；cloning；bioinformaticanalysis；expression analysis生长素信号转导主要受Aux/IAA、SAUR和GH3等3类基因家族的调控（Ramos et al.，2001），其中Aux/IAA基因家族是生长素信号转导通路的重要调节因子。

Aux/IAA基因家族很大，具有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，4个保守结构域（Reed，2001），分别称为DomainⅠ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。

DomainsⅠ是一个转录阻遏子（Tiwari et al.，2004），具有一个基序LXLXLX；DomainsⅡ是与T1R1结合的区域（Gray et al.，2001），核心序列为GWPPV（Kepinski & Leyser，2002）；Domains Ⅲ和Ⅳ与生长素响应基因转录因子ARF的Ⅲ、Ⅳ结构域的同源性很高，可相互作用（Hagen & Guilfoyle，2002；Tiwari et al.，2004），它的二级结构可折叠成一个转角–螺旋–螺旋（β-α-α）（Morgan et al.，1999）。

Aux/IAA属于半衰期很短的核蛋白，Aux/IAA蛋白在生长素信号转导途径中起到非常重要的作用，它将与ARF 转录因子家族作用形成杂合二聚体，来抑制生长素信号转导与活化作用，Aux/IAA在生长素的作用下被降解，进而开启生长素信号途径，开始果实发育（张伟伟等，2014）。

近年来对Aux/IAA基因家族的研究成为热点，如生长素对植物组织发育的影响（叶梅荣等，2006）、生长素信号传导通路及其相关基因的克隆与鉴定（张丽丽，2010），Aux/IAA蛋白家族及生长素响应因子家族基因的克隆与表达分析等方面（郭勤卫等，2013；史梦雅等，2014）。

在番茄中SlIAA3下调会引起包括顶端优势在内的生长素及乙烯相关表型的改变，减弱对生长素的敏感性，在黑暗中出现夸张的顶端弯曲，在光下叶柄偏上发育（Chaabouni et al.，2009a），以上信息确定了SlIAA3在生长素和乙烯信号中都起作用（Chaabouni et al.，2009b）。

张俊红（2006）研究发现在番茄中超量表达SlIAA3基因的转基因植株后代根的向地性发生了改变，说明SlIAA3基因影响番茄主根的形态建成。

而有关IAA4基因功能的研究较少，在烟草中发现Nt-IAA4.3可以归为生长素初级响应基因（Ausra et al.，1998），SlIAA4位于第6条染色体上，具有保守的NLS核定位信号，因此被用作细胞核定位的参考蛋白（Corinne et al.，2012）。

IAA9从番茄果实的cDNA文库中分离，推测其极可能是Aux/IAA蛋白家族的一员（Jones et al.，2002）；之后发现番茄中SlIAA9抑制系表现出一些特殊的表型，如叶子不开裂及形成单性结实果实，这表明SlIAA9在坐果及叶形态发育中也起关键调节作用（Wang et al.，2005，2009）。

茄子单性结实材料在培育适宜保护地栽培品种、提高茄子对环境的适应性及果实耐老化等方面均有较高的应用价值（田时炳等，2003；张映等，2011）。

目前对茄子单性结实相关基因的研究相对较少，关于茄子中生长素相关基因的研究也较少。

本研究中利用基因同源性克隆茄子Aux/IAA基因SmIAA3、SmIAA4、SmIAA9的CDS（Coding sequence），并进一步研究SmIAA9基因在不同结实性茄子中的表达情况，以期为茄子生长素转导路径的研究以及利用基因工程技术加速茄子种质资源的创新提供依据。

1 材料与方法1.1 材料茄子单性结实‘D-7-1’品系与非单性结实‘142’品系由重庆市农业科学院蔬菜花卉研究所提供。

两个品系在大棚中隔离种植，2013年11月播种，2014年3月定植，田间管理与常规栽培方法相同。

用于克隆IAA3、IAA4和IAA9的材料是用50 mmol · L-1生长素处理2 h的‘D-7-1’整株幼苗张立慧，田时炳，王志敏，安礼渝，汤青林，王永清，杨洋，宋明.茄子3个Aux/IAA基因的克隆及表达分析.园艺学报，2015，42 (10)：2049–2058. 2051（张俊红，2006），用于Real-time PCR分析的材料是2014年9月获取的‘D-7-1’及‘142’各时期材料。

1.2 总RNA的提取及反转录采用TIANGEN公司的RNAprep Pure植物总RNA提取试剂盒，提取‘D-7-1’全植株及‘D-7-1’、‘142’花前4 d、2 d、1 d、开花当天、花后1 d、2 d、3 d的整个花朵及花后7 d、10 d果实的RNA。