钙调素类似蛋白CML25-like调控花和果实发育的功能分析(2)
现已有大量的研究表明类钙调素CML参与植物生长发育和对各种生物非生物胁迫的响应，研究方向主要集中在拟南芥CML当中，仍有大量的植物CML功能尚不明确。但依旧可以推知，CML在植物细胞的形态与分裂、植物开花和自体吞噬、花粉粒萌发和花粉管生长、盐、干旱、氧化胁迫和机械损伤等非生物胁迫、先天免疫的信号转导、植物病毒的防卫反应、对食草动物的防卫都有参与发挥作用[3]。正是由于CML的特异性和多样性使得其在应对变化丰富的生长环境以及各种胁迫中发挥重要作用。
CML属于EF手型家族钙结合蛋白，与CaM结构类似都含有EF手结构，但与CaM不同的是CML中含有与Ca2+结合的EF手结构数量为1-6个不等[4]。CML也是通过结合结构域的构象变化来形成亲水性或疏水性，当钙离子存在时CML表面亦呈现疏水性。但不同之处在于，Ca2+使CaM的二级三级结构都发生了变化，但某些CML在有Ca2+的情况下，仅有三级结构发生变化而二级结构不发生变化[5]。 不同的CML可能会有不同的与Ca2+结合的方式，这可能就是CML功能特异性原因所在，也是CML可以解码不同特异性钙信号的原因。因此通过研究钙感受器的功能及作用方法有利于我们更好的调控植物生长中的钙信号系统传导，从而调控植物的生理反应。
黄瓜果实膨大期是其果实发育的关键时期，果实膨大期依赖于细胞生长、分裂、膨大。果实发育包括果实细胞分裂生长期(子房发育期)、果实膨大生长期和果实成熟期三个阶段。自然条件下，非单性结实植物的子房只有授粉受精后才能座果，进入果实膨大生长期，否则衰老脱落[6]。有研究表明植物CML通过调节钙离子浓度从而参与调节植物细胞的形态与分裂[7]，同时CML也会参与花粉萌发及花粉管生长、响应胁迫等方面[8,9]。基于黄瓜单性结实转录组学研究的基础上[10]，已筛选并成功克隆了CML25-like基因，验证其功能与黄瓜坐果有关,或参与果实发育与果实膨大，并可能参与了激素诱导的单性结实过程[11]。
目前尚未有关于黄瓜果实发育与CML的相关系统研究，故本实验在前人实验的基础上，继续对CML25-like基因进行研究，通过转基因材料进行对比实验研究不同处理下CML25-like基因是否能调控黄瓜开花与单性结实过程，从而为研究CML25-like基因促进黄瓜单性结实的后续试验做基础。同时研究在乙烯处理下是否会促进黄瓜雌花性别分化，从而提高黄瓜的产量以及品质。
今年来黄瓜的市场需求不断攀升，也面临着源源不断的新的生产中的问题。由于黄瓜在实际大棚生产中容易受到外界环境的影响，从而达不到理想产量，通过转基因提高生产中实际的问题不失为一种理想的方法。目前对于转基因黄瓜的研究以及技术渐渐成熟，相信通过转基因可以实现周年供应，满足市场需求，培育出抗旱、耐热、耐低温弱光、单性结实率高的高品质黄瓜，从基因水平上提高黄瓜品质以及对病虫害的抗性。
1 材料与方法
1．1 实验材料的选择
本实验在黄瓜单性结实转录组学研究的基础上[10]，已经成功筛选、分离并克隆了CML25-like基因，并利用根癌农杆菌介导法将CML25-like基因转入‘长春密刺’黄瓜中，获得了高品质的转基因植株。现转基因黄瓜已筛选培育至T3代，其中OEL137转基因黄瓜受CML25-like基因过量表达的影响，显著出现基部雄花丛生、花打顶、早花等性状[11]。故选用OEL137转基因黄瓜作为本实验的主要实验材料，而‘长春密刺’(CMCC）黄瓜是可选用的良好空白对照。为排除不同环境或培养条件下CML25-like对黄瓜开花和果实的发育造成的影响，在田间大棚和实验室内光照培养箱中同时进行实验。
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