跳到主要内容gydF4y2Ba

角色的保留gydF4y2Ba内没有外gydF4y2Ba尽管在蛋白质功能上有分歧,但在茄科单卵胚珠的发育中起着重要作用gydF4y2Ba

抽象的gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

的gydF4y2Ba内没有外gydF4y2Ba(gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba)基因表达于双胚珠外珠被的最外层细胞层,对该器官的生长至关重要。植物的跨物种功能保护gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba在茄科的成员中进行了同源性检查,这些成员有单一胚珠。在完全不同的被子植物谱系中,连卵已经进化了好几次。gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba在胚珠的最外层细胞层均有表达,但在胚珠的功能中gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba在UniteGmic Opeules之前尚未评估。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

伊诺gydF4y2Ba通过序列同源性确定了烟草和番茄的同源性。番茄的表达gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba基因被限制在单珠被的外层细胞层,表明该单珠被具有外珠被的性质。表达仅在珠皮起始后发生,晚于其他被子植物胚珠中观察到的表达。病毒诱导的表达下调gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba在烟草中的垂直抑制了整数的外部细胞层的生长,导致整木延伸和胚珠的曲率下降。改变的胚珠非常类似于那些gydF4y2Ba异常的testa形状gydF4y2Ba(gydF4y2Baats.gydF4y2Ba)gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba拟南芥中的突变组合,我们看到了效果gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba在单个融合的被毛上产生的突变gydF4y2Baats.gydF4y2Ba突变。尽管有重大的序列同一性和类似的表达模式,但番茄gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba编码区不能补充拟南芥gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba突变体。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

效果的相似性gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba烟草单一胚珠和拟南芥融合珠的突变gydF4y2Baats.gydF4y2Ba突变表明:1)gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Baorthologs在促进烟草和拟南芥卵子的环境中起着相同的作用;2)烟草的unitegmic obules(以及其他溶于索甘蓝物种)最有可能是两个祖传整体的先天性融合的结果。我们的结果进一步表明Ino在整体的最外层细胞层的生长中具有守恒作用。溶律胚珠的曲率由可能对应于祖传外部的单个整数的外层的不相等的生长驱动。gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

在种子植物中,胚轴结构在很大程度上被保守,包括三个主要结构:Nucellus,MegAgametophyte发育的部位;环绕核心的细胞,细胞鞘;和磁力,茎秆提供与胎盘的物理和血管连接。在Agiosperms中,卵子形式的显着变化发生在卵子的整体和厚度和卵子的曲率的数量和厚度中[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba].这个e一个rliest diverging angiosperm lineages are largely bitegmic [2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3GydF4y2Ba]和倒生(向胎盘弯曲),这两个特征可能密切相关[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba].胚珠曲率通常是由不对称的环境生长引起的,通常是外部的,例如在拟南芥的Bitegmic胚珠中看到。外形以半环形图案引发,围绕木胶唑围绕胚珠的雌蕊(朝向雌蕊的底座)延续。在拟南芥外,外形启动和增长需要活动gydF4y2Ba内部无外部(INO)gydF4y2Ba基因,在珠皮起始处表达,并持续在生长的外层珠皮的外层[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba].签名缺乏功能副本的拟南芥突变体gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba不能产生外表皮。此外,在gydF4y2Ba超人gydF4y2Ba突变体对称表达gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba合点周围形成对称的外皮被,对称的胚珠基本上是直立的。gydF4y2Ba

伊诺gydF4y2Ba已经在一系列的分类单元中进行了表达研究,包括早期分裂的双胚层被子植物gydF4y2BaCabomba CarolinianagydF4y2Ba(gydF4y2BaCcINOgydF4y2Ba)(Nymphaeales)和gydF4y2Ba番荔枝属squamosagydF4y2Ba(木兰科),在这些早期谱系中gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba在外皮的最外层细胞层是保守的[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba8gydF4y2Ba].而且,一个unitegmicgydF4y2Ba鳞片gydF4y2Ba突变体缺乏gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba基因和外形不存在,表明作用gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba在外面的增长中,在高昂的血统谱系中提前建立[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba].因此,gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba表达可作为外珠被的一种实用标记,有助于理解被子植物珠被的性质和进化。gydF4y2Ba

当这些基因在不同的类群中表现出表达和功能的守恒时,询问这种功能是如何在表达和蛋白质活性的调节水平上保持的是有意义的。跨物种互补可以表明蛋白质是否在它们的目标和活性上发生了分歧。类似的实验和启动子之间的比对检查可以表明保留共同调节功能的区域。gydF4y2Ba

UniteGmy通过不同的Agiosperm谱系中的祖先Bitegmic状态,通过不同的建议机制,如两个整形,整数的丧失,或整数换档[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba].Unitegmy是尤asterids共有的一个特征,表明这个演化支的这个特征只有一个起源[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba],但这种形态在紫菀类中的起源尚未阐明。保留双胚珠的紫菀类的近亲属为Ericales级,即更广泛的紫菀类分支中的基本谱系,其中有几个属具有双胚珠[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba].在此之前,我们研究了单胚珠、双胚珠和中间胚珠的种gydF4y2Ba凤仙花gydF4y2Ba,淫羊藿属的一个属[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba].我们发现珠被融合是该属衍生的单胚珠的原因,所有胚珠的倒生弯曲主要来源于现在或祖先的外珠被弯曲[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

胚珠发育在欧洲斯坦的近乎不变,即使在最恒定相关的枝条的成员中也是[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12gydF4y2Ba),如gydF4y2BaAstergydF4y2Ba和gydF4y2BaSOINAGO.gydF4y2Ba在Asterales [gydF4y2Ba13gydF4y2Ba],金鱼草[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba在Lamiales,和gydF4y2Ba茄属植物lycopersicumgydF4y2Ba(番茄)gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba在索拉纳。茄属植物(如番茄)的胚珠发育[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba),烟草(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]和牵牛花[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba],足以不变的是,对于所有三个物种的描述都足够了。在番茄中,在花阶段8期间,中央胎盘行产生的胚珠原基行,兆多汗母细胞区分,覆盖着兆多孔的一层核心细胞[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba].当大孢子可见时,胚珠原基不对称生长,形成一个略微弯曲的原基。在第11阶段,珠被原基在胚珠加厚一侧的大孢子水平下方出现。珠被不对称生长以覆盖珠心,成熟时,胚珠完全弯曲,带有t珠孔与胎盘相邻。珠索在胚珠发育过程中保持较短。由于最近对番茄基因组进行了测序,番茄是一个很好的紫星藻研究模型[gydF4y2Ba20gydF4y2Ba]和许多表型变异的存在(TGRC.ucdavis.edu),而烟草已经建立了通过病毒诱导基因沉默(VIGS, [gydF4y2Ba21gydF4y2Ba])。在这项研究中,我们检验了gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba通过基因表达、功能和序列保存评价番茄和烟草的珠皮发育过程中的基因。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

隔离的茄属的gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba序列gydF4y2Ba

番茄 (gydF4y2Ba茄属植物lycopersicumgydF4y2Ba)基因组包括九个Yabby基因[gydF4y2Ba20gydF4y2Ba].在对这些基因的系统发育分析中,结合其他被子植物的代表性基因,确定了5个分支[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba,gydF4y2Ba23gydF4y2Ba],(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1),与在其他Agiospers中的基因家族的先前分析一致[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba24gydF4y2Ba].而只有一个番茄基因gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba进化枝(gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba),YABBY基因的其他亚家族:gydF4y2Ba儿童权利公约gydF4y2Ba,gydF4y2BaYAB2gydF4y2Ba,gydF4y2BaYAB3 /费尔gydF4y2Ba,gydF4y2BaYAB5gydF4y2Ba分别由番茄中的两个基因表示(附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S1)。为了便于描述,gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba从番茄雌蕊cDNA文库中分离到cDNA [gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]通过与拟南芥杂交gydF4y2Ba伊诺gydF4y2BacDNA。该编码序列证实了番茄基因组(Solgenomics.net[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba])。使用gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba以cDNA为探针,从基因组文库中分离出SlINO的基因组克隆,该克隆包括前4个外显子和5 '侧边区直至邻近的预测基因[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

烟草benthamianagydF4y2Ba是一种新的异源四倍体,包含每个YABBY基因的两个同源副本(Solgenomics.net[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba])。和这个一致,两个gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba通过在solgenomics.net网站上进行同源性搜索,确定了同源性:Niben101Scf09599g00012.1gydF4y2BaNbINO1gydF4y2Ba)和Niben101Scf04287g04009.1 (gydF4y2BaNbINO2gydF4y2Ba).gydF4y2BaNbINO1gydF4y2Ba似乎是错误的注释,基于对齐gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba和gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba,更可能如附加文件中所示gydF4y2Ba3GydF4y2Ba:图S2。这两个编码的INO蛋白之间的相似性为95%,与SlINO的相似性为76%,与SlINO的相似性为84%,在系统发育分析中与其他INO蛋白明显归类(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1)。采用聚合酶链反应分离了一株黄芩的部分基因组克隆gydF4y2BaNbINO1gydF4y2Ba用于Vigs。gydF4y2Ba

保护gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba表达茄gydF4y2Ba

特征的特征gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba基因在胚珠外珠皮或单珠皮的外层特异表达,这种模式在拟南芥等真二体植物中保守[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba],gydF4y2Ba凤仙花gydF4y2Ba[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba] 和gydF4y2Ba李古鲁乌斯gydF4y2Ba[gydF4y2Ba28gydF4y2Ba]和早期分支团的成员如Magnoliales(gydF4y2Ba粮食供给gydF4y2Ba[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba])及睡莲(gydF4y2BaCabomba.gydF4y2Ba[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba])。表达式分析显示的表达式gydF4y2BaS. Pimpinellifolium.gydF4y2Ba(野生番茄LA1589)gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba同源的,局限于胚珠发育时期和花后两天的花,开花时表达的高峰[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba,gydF4y2Ba29gydF4y2Ba].gydF4y2Ba原位gydF4y2Ba使用杂交gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba对番茄心皮进行cDNA测序(图。gydF4y2Ba1agydF4y2Ba-gydF4y2BacgydF4y2Ba).gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba仅在胚珠中检测到转录物,其中它们被限制在单个整数的最外层,并且在早期的胚珠原基中未观察到。这些结果表明,在UniteGmic番茄中,整数具有外部的特征,类似于unitegmic中所见的结果gydF4y2Ba凤仙花gydF4y2Ba和gydF4y2Ba李古鲁乌斯gydF4y2Ba物种(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba28gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

图。1gydF4y2Ba
图1gydF4y2Ba

整数表达的表达gydF4y2BaSlINO。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba-gydF4y2BacgydF4y2Ba原位gydF4y2Ba与标记的杂交gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba番茄胚珠中的反义RNA探针。紫色染色表明杂交到gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2BamRNA。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba8期心皮的纵切面,在珠皮开始之前有胚珠原基(箭头),没有杂交信号。gydF4y2BabgydF4y2Ba14期胚珠的横截面,珠心外露(*),珠被最外层细胞层显示杂交信号。gydF4y2BacgydF4y2Ba第16期胚珠特异gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba表达模式,在胎盘,卵泡的磁性或内细胞层中没有杂交。箭头,胚珠原始;*,nucellus;o,胚珠;p,胎盘。秤条是40微米gydF4y2Ba

用于进一步表达分析和异源表达,推定的启动子区域,包括2257bp的5'侧翼和未转过来的序列(p-gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba)从基因组克隆中分离到延伸到下一上游的基因。该区域用于驱动番茄中绿色荧光蛋白(GFP)融合基因的转录(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba).P -gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba::gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba:gydF4y2BaGFP.gydF4y2Ba给出的结果与gydF4y2Ba原位gydF4y2Ba杂化。仅在表皮的外层细胞层检测到表达,在表皮出现后首次可见(图。gydF4y2Ba2b,cgydF4y2Ba).表皮远端少数细胞表达低或无表达(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba所有阶段),并且在胚珠大部分生长发生的那一边相反的那一边也没有珠被细胞(图。gydF4y2Ba2 j, kgydF4y2Ba).成熟胚珠开花时,珠被外层的表达量仍然很高。gydF4y2Ba2kgydF4y2Ba),并在水果开发开始时继续可见(附加文件gydF4y2Ba4gydF4y2Ba:图S3)。这些结果表明gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba包含足够的信息来复制gydF4y2Ba原位gydF4y2Ba结果:表达模式与拟南芥相似[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba],gydF4y2Ba凤仙花gydF4y2Ba[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba],gydF4y2Ba李古鲁乌斯gydF4y2Ba[gydF4y2Ba28gydF4y2Ba],gydF4y2Ba粮食供给gydF4y2Ba[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba] 和gydF4y2BaCabomba.gydF4y2Ba[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba这一点与拟南芥不同gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba在整数开始之前未检测到表达,在开发期间保持更长的时间,并且信号在整数的整个表面上铺展,而不是集中朝向整数的基础。gydF4y2Ba

图2gydF4y2Ba
figure2gydF4y2Ba

假设的时间和特异性gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba启动子定向表达gydF4y2Ba斯里诺绿色荧光蛋白gydF4y2Ba转基因gydF4y2Ba.gydF4y2Ba共焦图像(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba-gydF4y2BacgydF4y2Ba,gydF4y2BaggydF4y2Ba-gydF4y2Ba我gydF4y2Ba)叠加相应的DIC图像(gydF4y2BadgydF4y2Ba-gydF4y2BafgydF4y2Ba,gydF4y2BakgydF4y2Ba-gydF4y2BalgydF4y2Ba)的番茄胚珠。无转基因对照胚珠示gydF4y2Ba我gydF4y2Ba,gydF4y2BalgydF4y2Ba.在这颗胚珠中,可见的荧光点很可能是质体的自荧光。所有其他图像都来自含有P-的植物gydF4y2BaSlINO: SlINO-GFPgydF4y2Ba在珠被起始之前的第8阶段胚珠原基中不存在GFP信号(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba,gydF4y2BadgydF4y2Ba)或在第10阶段,原基不对称增厚(箭头)信号出现的被膜(gydF4y2BabgydF4y2Ba,gydF4y2BaegydF4y2Ba).在最外部细胞层中定位的GFP在第11阶段的新出现的Integument原始中可见(gydF4y2BacgydF4y2Ba,gydF4y2BafgydF4y2Ba).在第13期,当珠被不对称地生长到覆盖珠心时,这种模式继续(gydF4y2BaggydF4y2Ba,gydF4y2BajgydF4y2Ba),并在18期成熟胚珠中形成珠孔(gydF4y2BahgydF4y2Ba,gydF4y2BakgydF4y2Ba).表皮远端细胞表达低或无表达(gydF4y2BacgydF4y2Ba,gydF4y2BaggydF4y2Ba,gydF4y2BahgydF4y2Ba).op,胚珠原基;f,细绳;我,皮肤;n,珠心;o,胚珠;p,胎盘;箭头,珠孔。比例尺为20 μmgydF4y2Ba

INO在胚珠发育中的作用gydF4y2Ba

番茄与拟南芥表达模式和蛋白序列的相似性gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba基因表示gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba可能在番茄的表皮生长中起作用。这种作用可能在密切相关的单一茄科植物中被保留下来。突变体的gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba病毒诱导基因沉默(VIGS)被用于基因敲除gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba函数gydF4y2Ba底栖动物gydF4y2Ba.Vigs在本品种中特别有效[gydF4y2Ba30gydF4y2Ba],包括用于研究发展[gydF4y2Ba31gydF4y2Ba].gydF4y2Ba底栖动物gydF4y2Ba胚珠(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba和番茄([gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba,比较Fig。gydF4y2Ba2 f, jgydF4y2Ba,gydF4y2BakgydF4y2Ba无花果。gydF4y2Ba3c,dgydF4y2Ba,gydF4y2Ba我gydF4y2Ba)并且Vigs在这个物种中得到了很好的成熟。含有大多数编码区的基因组片段gydF4y2BaNbINO1gydF4y2Ba(1162 bp)gydF4y2Ba烟草使病毒gydF4y2Ba(TRV)静音系统[gydF4y2Ba21gydF4y2Ba].两个都gydF4y2BaNbINO1gydF4y2Ba和gydF4y2BaNbINO2gydF4y2Ba基于mRNA高水平的序列一致性,单个结构可以对其进行靶向抑制(cdna 97%相同,附加文件gydF4y2Ba5gydF4y2Ba(图S4a),因为所使用的基因组克隆包括两个基因之间64,65,73,85和148 bp的完全相同区域(附加文件gydF4y2Ba5gydF4y2Ba:图S4b),有效的VIGS只需要23 - 33 bp的识别[gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33gydF4y2Ba].从三个单独的实验中,共用用沉默构建体和用空载体处理的八种对照植物治疗的11种植物共有4-8周,并在共渗透gydF4y2Ba杆菌gydF4y2Ba包含结构和pTRV1辅助向量。用扫描电镜和/或光镜检查每个植株的2至5个心皮(图2)。gydF4y2Ba3GydF4y2Ba).沉默系统被证明是功能性的,通过控制VIGS质粒的渗透来设计沉默gydF4y2Ba八氢番茄红素desaturasegydF4y2Ba在这三个实验中,所有这些植物(gydF4y2BangydF4y2Ba= 2, 2和1)产生了预期的白色叶子[gydF4y2Ba21gydF4y2Ba].gydF4y2Ba

图3.gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba

中收取的最低的gydF4y2BaNbINOgydF4y2Ba活动gydF4y2Ba底栖动物gydF4y2Ba胚珠。gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba对照心皮的子房呈圆形对称的胚珠,紧密地排列在胎盘上。gydF4y2BabgydF4y2Ba在一个典型的向下的心皮中,胚珠的形状是可变的,有些是不完全形成的(如箭头所示)。胚珠中所示gydF4y2BacgydF4y2Ba-gydF4y2BaegydF4y2Ba,gydF4y2Ba我gydF4y2Ba来自控制工厂和gydF4y2BafgydF4y2Ba-gydF4y2BahgydF4y2Ba,gydF4y2BajgydF4y2Ba胚珠在相似的阶段被击倒。在gydF4y2BacgydF4y2Ba和gydF4y2BafgydF4y2Ba珠被表现为合点区域的增厚,引起胚珠原基的弯曲。被毛不对称地生长(gydF4y2BadgydF4y2Ba)在倒下的卵子中(gydF4y2BaggydF4y2Ba)被毛的生长减弱。到期(gydF4y2BaegydF4y2Ba珠心不再可见,胚珠等径。可拆卸的胚珠(gydF4y2BahgydF4y2Ba)形状可变,有些变异,珠心从可变珠被上突出。珠被外细胞层的大细胞(箭头)在图中可见gydF4y2Ba我gydF4y2Ba是否只覆盖在被毛的基部gydF4y2BajgydF4y2Ba.较小的致密细胞形成整数(箭头)的远端部分的最外层。gydF4y2BakgydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Baats伊诺gydF4y2Ba双突变胚珠类似于烟草胚珠的VIGS敲除。我:皮肤;f:细绳;n:珠心;议员:卵孔。规模的酒吧里gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba表示250 μmgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba,gydF4y2BabgydF4y2Ba;50μm英寸gydF4y2BacgydF4y2Ba,gydF4y2BafgydF4y2Ba;40微米gydF4y2BadgydF4y2Ba,gydF4y2BaggydF4y2Ba,gydF4y2BakgydF4y2Ba;125μmgydF4y2BaegydF4y2Ba;100μmgydF4y2BahgydF4y2Ba;80μmgydF4y2Ba我gydF4y2Ba,gydF4y2BajgydF4y2Ba

烟草胚珠的开发与番茄描述基本相同。在开发的早期阶段,在野生型植物中,以胚珠原始的脱底胶囊区域的一侧上的增厚是最初可见的(图。gydF4y2Ba3CgydF4y2Ba).当生长的整数的前缘清楚地定义凹凸弯曲并且核心的尖端被引导朝向胎盘壁(图。gydF4y2Ba3dgydF4y2Ba).在此期间,胚珠在心皮内处于不同的发育阶段。珠皮进一步生长后珠心完全封闭,胚珠直径增大,野生型成熟胚珠在花期呈紧密排列的圆形结构。gydF4y2Ba3A,E.gydF4y2Ba).在这个阶段,珠孔不可见,由于珠被的不对称生长,它被藏在胚珠下面(图。gydF4y2Ba3A,E.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba我gydF4y2Ba).gydF4y2Ba

在VIGS敲除植株中,表皮的早期生长与对照植株相似(图2)。gydF4y2Ba3CgydF4y2Ba和gydF4y2BafgydF4y2Ba),但随后一些胚珠显示出曲率降低(图。gydF4y2Ba3GgydF4y2Ba).开花时被推倒植株的胚珠(9个心皮的50 - 100%的胚珠)与野生型不同,呈伸长或椭圆形(图5)。gydF4y2Ba3B.gydF4y2Ba),不是在未处理的植物中对称的圆形(图。gydF4y2Ba3AgydF4y2Ba).严重异常的卵形(图。gydF4y2Ba3B,H.gydF4y2Ba)从每个经处理的植物观察到由缩短的内部成因产生的暴露的肺,数量在单个墨皮中的1至27个严重的异常胚珠(从11个植物检查,额外的文件gydF4y2Ba6gydF4y2Ba:表S2)。一个心皮中的胚珠总数在100到140之间。高达20%的胚珠严重异常,这取决于植物和试验(图。gydF4y2Ba3B,H.gydF4y2Ba).胚珠上的变量效应可能是由于胎盘在不同植物,实验和位置的效率的变化,但在用空载体处理的非沉默对照植物中从未观察过这种胚珠(来自8的17个植物)。这些严重影响的胚珠未完全重复,有时几乎是线性的,并且由于整数的不完全发展,核心暴露(图。gydF4y2Ba3 h, jgydF4y2Ba).不完整的被毛包括两个区域,一个是圆形的基部,在被毛的最外层有大的细胞(图。gydF4y2Ba3 h, jgydF4y2Ba),类似于覆盖整个控制胚珠的细胞层(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba),较薄的远端区域,细胞较小且形状均匀。总体形态最异常的胚珠是那些表面大细胞面积减少最多的胚珠(图。gydF4y2Ba3J.gydF4y2Ba).gydF4y2Ba

受影响最严重的胚珠与拟南芥双突变体胚珠相似gydF4y2Ba异常的testa形状gydF4y2Ba(gydF4y2Baats.gydF4y2Ba)gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba(无花果。gydF4y2Ba3K.gydF4y2Ba).在gydF4y2Baats.gydF4y2Ba突变体这两种皮肤天生融合成一种单一的皮肤[gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]比脱盐胚珠更紧密,而不是野生型拟南芥。的gydF4y2Baats伊诺gydF4y2Ba双突变体显示了拟南芥的影响gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba在由两个融合的珠被衍生出来的单胚珠上:单个珠被生长减少,生长包含两个清晰区域(图。gydF4y2Ba3K.gydF4y2Ba)如所示gydF4y2BaNbINOgydF4y2Ba可拆卸的烟草。因此,胚珠的珠被未能伸长gydF4y2BaNbINOgydF4y2Ba敲击烟草植物和这些胚珠与拟南芥双突变体之间的相似性表明了类似的角色gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba烟草和拟南芥胚珠中。gydF4y2Ba

种间转移显示启动子和蛋白质功能的不完全保守性gydF4y2Ba

伊诺gydF4y2Ba茄科植物的基因表达和作用在很大程度上是保守的gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba基因在拟南芥和其他被研究植物中的表达。这种功能的保守性可能意味着蛋白质和启动子具有保守特异性,可以通过异种转移和观察表达模式和互补能力进行检测gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba突变体。gydF4y2Ba

P-的序列比较gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba或者假设的PgydF4y2Ba-NbINOgydF4y2Ba(翻译起始位点上游的2 kB序列)用5'序列来自拟南芥(p-gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba)只显示出非常有限的相似性,这种相似性仅限于先前被定义为重要的两个区域gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba规例,POS9及POS6 [gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba35gydF4y2Ba].P -gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba与P-gydF4y2BaNbINOgydF4y2Ba仅在一个区域中,使用两个lagan左右-400bp到-650 bp [gydF4y2Ba36gydF4y2Ba]及EARS [gydF4y2Ba37gydF4y2Ba]分析(附加文件gydF4y2Ba7gydF4y2Ba:图S5)。gydF4y2Ba

作为启动子功能保守性的测试,P-gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba用于驱动拟南芥中ß-葡萄糖醛酸酶(GUS)的表达(图。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba).胚珠特异表达gydF4y2BaP-阿蒂诺gydF4y2Ba:拟南芥中的GUS已经被很好地描述了[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba35gydF4y2Ba[在生长期间,以外部整数的外部图中的出位点的可见表达开始,尽管表达集中在整数的底部,而不是生长尖端(图。gydF4y2Ba4EgydF4y2Ba-gydF4y2BahgydF4y2Ba).当P -gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba:在拟南芥中分析了GUS,表达也是胚珠特异性的,并且仅在外部内容中观察到(分析10种转移体)。p-gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba和p-gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba同时对植株进行染色,观察到微小但一致的图案差异。P -gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba:GUS胚珠在发育早期外珠被染色较浅。gydF4y2Ba4b,fgydF4y2Ba),在成熟时,染色更集中在远端,不同于P-的模式gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba:格斯(比较图。gydF4y2Ba4 d hgydF4y2Ba).gydF4y2Ba

图4.gydF4y2Ba
装具gydF4y2Ba

保护gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba启动子表现出P-活性gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba在拟南芥(左gydF4y2Ba呃gydF4y2Ba),使用Gus记者进行测定。P -gydF4y2BaSlINO:格斯gydF4y2Ba转基因活性(gydF4y2BadgydF4y2Ba-gydF4y2BaggydF4y2Ba)与P-相比gydF4y2BaAtINO:格斯gydF4y2Ba基因工程中的转基因活性(gydF4y2BaegydF4y2Ba-gydF4y2BahgydF4y2Ba).早期胚珠(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba,gydF4y2BaegydF4y2Ba)在新出现的外形中显示没有GUS活动。在阶段2-IV的胚珠中,在外圈中的表达在外形中可见[gydF4y2Ba63.gydF4y2Ba]但是p-gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba表达式(gydF4y2BabgydF4y2Ba)的广度不如P-gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba在同一阶段(gydF4y2BafgydF4y2Ba).在第3-I阶段,随着珠被向珠心延伸,这一趋势将继续下去(gydF4y2BacgydF4y2Ba,gydF4y2BaggydF4y2Ba).最后,当胚珠在第4-I期达到成熟形态时,GUS酶活性的变化规律gydF4y2BadgydF4y2Ba和gydF4y2BahgydF4y2Ba由P-gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba(gydF4y2BahgydF4y2Ba),如前所述,集中于被毛基部末端[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,而表达由P-指导gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Bao:胚珠;p:胎盘;mp:珠孔;c:心皮壁;n:珠心;ii:内珠被;oi:外珠被。鳞片gydF4y2BahgydF4y2Ba表示25 μmgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba-gydF4y2BacgydF4y2Ba,gydF4y2BaegydF4y2Ba-gydF4y2BaggydF4y2Ba;50μm英寸gydF4y2BadgydF4y2Ba,gydF4y2BahgydF4y2Ba

作为拟南芥和番茄启动子区功能保存的进一步检验,P-gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba表达拟南芥gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba编码区域gydF4y2BaIno-1gydF4y2Ba突变背景检测突变表型的互补。尽管有上述的表达模式,P-gydF4y2BaSlINO: AtINOgydF4y2Ba无法补充gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba突变,随着外形增长未在6/6恢复gydF4y2BaIno-1gydF4y2Ba初级转化体(图。gydF4y2Ba5e.gydF4y2Ba).这一结果表明,尽管两个启动子的表达模式相似,但启动子的关键方面是不保守的。gydF4y2Ba

图5.gydF4y2Ba
figure5gydF4y2Ba

拟南芥转基因补体试验gydF4y2BaIno-1gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba和gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba由p-表达gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba,P-gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba和组成型CaMV 35S启动子(4-I期的所有胚珠)。gydF4y2BaIno-1gydF4y2Ba胚珠(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)显示损失的效果gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba外珠被生长。内珠体是完整的,而外层珠体应该已经生长以覆盖它,如野生型(gydF4y2BabgydF4y2Ba),雌蕊基侧未开始被毛(箭头)。SlINO蛋白,用P-gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba(gydF4y2BacgydF4y2Ba),不能补gydF4y2BaIno-1gydF4y2Ba但是,从外部的区域产生少量的误导性增长(箭头)。当p-时不会发生这种增长gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba是用来驱动表达的吗gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba(gydF4y2BadgydF4y2Ba)或gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba(gydF4y2BaegydF4y2Ba).gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba当使用组成性活性CaMV 35S启动子表达时,其作用方式类似于其他拟南芥YABBY基因[gydF4y2Ba64.gydF4y2Ba],促进外表皮的对称生长(箭头)(gydF4y2BafgydF4y2Ba).这会导致gydF4y2Ba吃晚饭,gydF4y2Ba喜欢表型[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)在一个gydF4y2BaIno-1gydF4y2Ba突变背景,表明SlINO蛋白是有功能的,可以影响外被毛的生长。我:内珠;o:外层覆盖物;WT:野生型。规模的酒吧里gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba面板中为50 μmgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba-gydF4y2BaegydF4y2Ba和250微米gydF4y2BafgydF4y2Ba

为了评价蛋白质功能的保守性,在P-gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba,测定蛋白质的补充能力gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba突变型。与P-gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba和拟南芥gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba观察到高频率完全互补的编码区[gydF4y2Ba35gydF4y2Ba),gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba编码区对互补无效。六种转基因植物中有四种没有明显的差异gydF4y2BaIno-1gydF4y2Ba突变体,而其余两株表现出最小的异常外珠皮生长(图。gydF4y2Ba5CgydF4y2Ba).P -gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba::gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba也无法补充gydF4y2BaIno-1gydF4y2Ba突变体(7/7gydF4y2BaIno-1gydF4y2Ba主要transfomants无花果。gydF4y2Ba5DgydF4y2Ba)gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

SlINO的失败进行了补充gydF4y2BaIno-1gydF4y2Ba可能表明在蛋白质结构上的分歧导致无法作用于珠被生长所需的下游靶点。正如已经证明的那样gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba参与自动调节,导致表达开始后继续表达[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba],一个这样的目标可以是p-gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba而SlINO则无法维持P-的表达gydF4y2BaAtINOgydF4y2Ba.作为SlINO在没有调控约束的情况下是否能够支持外珠体生长的测试,35S::gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba将转基因基因导入拟南芥(LgydF4y2Ba呃gydF4y2Ba为…隔离gydF4y2BaIno-1gydF4y2Ba突变。至少25%的42种转化体显示出常见地观察到任何活性Yabby基因的异位过表达的表型,例如卷曲的叶片和心皮[gydF4y2Ba38gydF4y2Ba(数据未显示)。CaMV 35S启动子在胚珠中不可靠表达,但在42个独立的转化子中(所有表现出营养表型效应的转化子中)有16%的证据表明SlINO促进了外珠皮的生长。与野生型或杂合子的转基因gydF4y2Baino / ino.gydF4y2Ba背景技术有时与正常不对称生长(3株植物)相比,有时观察外部物质的对称生长。四gydF4y2BaIno-1gydF4y2Ba转基因植物,外圈生长可变,但在突变体中通常观察到比在野生型植物中更大的植物(图。gydF4y2Ba5f.gydF4y2Ba)综上所述,这些过表达结果表明SlINO是一种功能性YABBY蛋白,在拟南芥中至少保留了一些促进外皮生长的能力。gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

两种被毛的存在是被子植物的祖先[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba的作用gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba在整数开发中,在体系散发的曲线中检查的斑块谱系中被保守[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba].这个unitegmic ovules of solanaceous species represent an evolutionary innovation that is common to all euasterids [1gydF4y2Ba].这个expression pattern of伊诺gydF4y2Ba在所有先前检查的单一的均线种类中被证明,在整数细胞外层中的垂直垂直于诸如gydF4y2Ba李古鲁乌斯gydF4y2Ba[gydF4y2Ba28gydF4y2Ba] 和gydF4y2Ba凤仙花gydF4y2Ba[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba]但是在这种胚珠中的这种基因的作用尚未通过丧失或减少功能,直至本研究揭示。gydF4y2Ba

的表达gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba在番茄中,只有外皮被层优先位于珠被生长最快的胚珠一侧。这在很大程度上重复了迄今为止在所有其他被子植物中观察到的模式,包括更宽的星状分枝的其他成员(gydF4y2Ba凤仙花gydF4y2Ba)和最早分支的心血管群(Nymphaeales和Magnoliales)的成员。因此,得出结论是合理的,这种模式也将与Solanales的其他成员共同,其具有类似的卵子如烟草。事实上,倒下的影响gydF4y2BaNbINOgydF4y2Ba在烟草中,胚珠直接影响这一层,导致珠被生长的剧烈变化。在被击倒的植物中,受影响最严重的胚珠与失去胚珠的胚珠不同gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba在拟南芥或gydF4y2Ba粮食供给gydF4y2Ba(只有在这些突变体被检查过的植物中),外层珠被完全缺失,而内层珠被正常生长并覆盖珠心。相反,烟草胚珠似乎减少了单个珠被最外层的生长,而内部物质以无定形结构继续增殖(图。gydF4y2Ba3小时,J.gydF4y2Ba).而不像拟南芥gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba单突变体,受严重影响的烟草胚珠在外观上与拟南芥胚珠非常相似gydF4y2Ba伊诺atgydF4y2Ba双突变体(图。gydF4y2Ba3K.gydF4y2Ba) [gydF4y2Ba34gydF4y2Ba].这个gydF4y2Baats.gydF4y2Ba突变导致先天性珠皮融合,由此产生的拟南芥胚珠与正常茄科植物相似[gydF4y2Ba34gydF4y2Ba].这个一个berrant integument of both the tobacco knock-down and伊诺atgydF4y2Ba突变胚珠表现出两种表面细胞类型,远端细胞较小,近端区域表面细胞较大gydF4y2Ba伊诺atgydF4y2Ba突变体是单个珠被的内层[gydF4y2Ba34gydF4y2Ba,而在烟草中,远端区域来自于内表皮细胞层,现在由于外层扩大细胞的减少而暴露在外。在被击倒植株中,珠被生长的程度和胚珠曲率的缺乏与珠被表面细胞的扩大程度相关。这些细胞对应于那些gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba在番茄(和所有其他被研究的被子植物)中表达,并且该区域生长的可变性可能与基因抑制有效性的可变性有关。因此,在烟草和拟南芥中gydF4y2Baats伊诺gydF4y2Ba突变体,INO功能的损失或还原导致外部细胞层的增殖降低和所得的减少和异常的整数结构。效果的相似性gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba这两类单胚珠的突变表明gydF4y2Ba伊诺gydF4y2Ba在拟南芥和茄属植物之间保守。此外,对于这两种情况下产生的胚珠惊人的相似性,最简单的解释是,索拉拉尔的单个珠被是由祖先的内外珠被先天融合而进化的gydF4y2Baats.gydF4y2Ba在拟南芥突变体)。值得注意的是gydF4y2Ba凤仙花gydF4y2Ba胚珠有助于识别单一胚珠在该属的融合结构是分化内皮层的保留,作为单一珠被的内层,与双珠种内珠被的一个解剖学上相似的层相对应[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba].这个我nn呃l一个yer of ovules of the Solanaceae, such as tomato, also differentiates into an obvious endothelium [39gydF4y2Ba].外层有表达gydF4y2Ba斯里诺gydF4y2Ba因此,将内部层分化为内皮,因此进一步支持溶于溶律图的争论是祖传外部和内部整体的融合。gydF4y2Ba

珠皮融合是导致结缔组织合并的原因gydF4y2Ba凤仙花gydF4y2Ba[gydF4y2Ba