蘿卜ARGOSs基因的克隆及表達分析

張一卉+王彬+李化銀+等

摘要：本研究利用RT-PCR方法從蘿卜（Raphanus sativus）中分離了ARGOS基因的同源基因RsARGOS1和RsARGOS2，并對其表達模式進行了分析。結(jié)果表明，RsARGOS1基因預測編碼133個氨基酸，RsARGOS2基因預測編碼109個氨基酸。RsARGOS1在所有器官中均表達，其中肉質(zhì)根中表達量最高，葉中表達量最低；RsARGOS2基因在花蕾中表達量最高，花序軸中的表達量最低。RsARGOSs基因表達受到激素的調(diào)節(jié)，RsARGOS1基因的表達量在噴施6-BA后明顯增高，6小時左右達到頂峰，噴施NAA的影響不大；RsARGOS2基因的表達同時受NAA和6-BA的誘導，NAA的誘導幅度大于6-BA。上述研究結(jié)果對理解RsARGOSs基因參與調(diào)控蘿卜的生長發(fā)育過程具有重要參考價值。

蘿卜（Raphanus sativus）是起源于我國的一種重要蔬菜[1，2]。由于生長適應性強，產(chǎn)量高，肉質(zhì)根營養(yǎng)成分含量豐富，在中國、日本、韓國以及東南亞一些國家被廣泛種植[3]。蘿卜在我國的蔬菜生產(chǎn)和消費中占有舉足輕重的地位，因此，發(fā)掘蘿卜重要功能基因并用于遺傳改良就顯得十分重要。隨著植物分子生物學的發(fā)展，人們對控制植物器官大小的分子機理研究取得了較大的進展，一系列影響器官大小的基因已經(jīng)被分離出來，如ANT[4]、ARGOS[5]等。通過對擬南芥、大白菜、水稻、玉米等ARGOS基因的功能分析發(fā)現(xiàn)，ARGOS基因可通過調(diào)控細胞數(shù)目或者細胞體積來控制植物器官的大小。例如過量表達大白菜ARGOS基因可使轉(zhuǎn)基因擬南芥的葉、花和株高均顯著增大或增高，其調(diào)控機制在于促進了轉(zhuǎn)基因植株的細胞分裂[6]。過量表達OsARGOS基因可引起擬南芥?zhèn)壬鞴僭龃?，其控制機制是同時促進了細胞分裂和細胞體積增大[7]。

3討論與結(jié)論

本研究從蘿卜葉片中分離出兩個ARGOS基因，分別命名為RsARGOS1和RsARGOS2。通過對蘿卜ARGOS基因的序列保守性和系統(tǒng)進化分析發(fā)現(xiàn)，RsARGOSs基因與擬南芥ARGOS之間存在較高的保守性，核苷酸一致性超過65%。在系統(tǒng)進化上，蘿卜ARGOSs基因與擬南芥ARGOS基因處于同一個分枝。這種序列上的保守性和進化上較近的親緣關(guān)系提示蘿卜ARGOSs與擬南芥ARGOS之間可能具有功能上的相似性。另外，從系統(tǒng)進化樹上可以看出，RsARGOS2與BrARGOS基因之間具有更近的親緣關(guān)系，而RsARGOS1與BrARGOS基因之間則相對較遠，說明RsARGOS1和RsARGOS2在漫長的進化過程中出現(xiàn)了分化，這種分化可能導致功能上的差異。通過對RsARGOS1和RsARGOS2表達模式分析發(fā)現(xiàn)，二者之間存在較大差異，這種差異也支持了上述關(guān)于RsARGOS1和RsARGOS2基因在功能上存在差異的觀點。

先前的研究表明，ARGOS基因可通過促進細胞的分裂能力達到調(diào)控植物器官大小的目的[5]。在本研究中，我們利用熒光定量PCR的方法檢測了RsARGOSs基因在蘿卜不同組織器官中的表達模式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)RsARGOSs基因在蘿卜肉質(zhì)根中的表達水平都比較高，這說明RsARGOSs基因可能參與了蘿卜肉質(zhì)根的膨大。另外，研究還發(fā)現(xiàn)RsARGOS2基因在蘿卜花蕾中具有最高的表達水平，可能該基因也參與了花器官的發(fā)育。這與之前的研究過量表達大白菜ARGOS基因可明顯提高花器官大小的結(jié)果相一致[6]。

NAA和6-BA是植物體內(nèi)兩種重要內(nèi)源激素，在調(diào)控植物細胞分裂和生長中具有重要作用，并已被廣泛應用于植物細胞培養(yǎng)中的植株再生過程。在先前的研究中發(fā)現(xiàn)，ARGOS基因的表達受NAA處理的顯著誘導[5～7]。在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)RsARGOS1只受6-BA的顯著誘導，而RsARGOS2既受6-BA的誘導也受NAA的誘導，且NAA的誘導幅度大于6-BA。這說明RsARGOS1和RsARGOS2雖然在調(diào)控細胞生長和發(fā)育過程中可能具有類似的作用，但卻是通過不同的信號途徑進行的。

本研究較系統(tǒng)地研究了蘿卜ARGOSs基因的組成、序列特征、系統(tǒng)進化，并對其表達模式進行了分析，這對進一步研究RsARGOSs基因在蘿卜發(fā)育過程中的調(diào)控作用具有重要意義，也為進一步利用基因工程手段改良蘿卜品質(zhì)奠定了基礎。

參考文獻：

[1]李彬，蘇小俊，袁希漢. 優(yōu)白一號春蘿卜[J].長江蔬菜，2002 （4）： 13.

[2]蘇小俊，袁希漢，李彬. 夏優(yōu)一號蘿卜[J].中國蔬菜，2004 （4）： 57.

[3]汪隆植，何啟偉.中國蘿卜[M].北京：科學技術(shù)文獻出版社，2005.

[4]Mizukami Y， Fischer L R. Plant organ size control： AINTEGUMENTA regulates growth and cell numbers during organogenesis[J]. Proc. Natl. Acad. Sci. USA， 2000， 97： 942-947.

[5]Hu Y， Xie Q， Chua N H. The Arabidopsis auxin-inducible gene ARGOS controls lateral organ size[J]. Plant Cell， 2003， 15（9）： 1951-1961.

[6]Wang B， Zhou X， Xu F， et al. Ectopic expression of a Chinese cabbage BrARGOS gene in Arabidopsis increases organ size[J]. Transgenic Research， 2010， 19（3）： 461-472.

[7]Wang B， Sang Y， Song J， et al. Expression of a rice OsARGOS gene in Arabidopsis promotes cell division and expansion and increases organ size[J]. Journal of Genetics and Genomics， 2009， 36： 31-40.

摘要：本研究利用RT-PCR方法從蘿卜（Raphanus sativus）中分離了ARGOS基因的同源基因RsARGOS1和RsARGOS2，并對其表達模式進行了分析。結(jié)果表明，RsARGOS1基因預測編碼133個氨基酸，RsARGOS2基因預測編碼109個氨基酸。RsARGOS1在所有器官中均表達，其中肉質(zhì)根中表達量最高，葉中表達量最低；RsARGOS2基因在花蕾中表達量最高，花序軸中的表達量最低。RsARGOSs基因表達受到激素的調(diào)節(jié)，RsARGOS1基因的表達量在噴施6-BA后明顯增高，6小時左右達到頂峰，噴施NAA的影響不大；RsARGOS2基因的表達同時受NAA和6-BA的誘導，NAA的誘導幅度大于6-BA。上述研究結(jié)果對理解RsARGOSs基因參與調(diào)控蘿卜的生長發(fā)育過程具有重要參考價值。

蘿卜（Raphanus sativus）是起源于我國的一種重要蔬菜[1，2]。由于生長適應性強，產(chǎn)量高，肉質(zhì)根營養(yǎng)成分含量豐富，在中國、日本、韓國以及東南亞一些國家被廣泛種植[3]。蘿卜在我國的蔬菜生產(chǎn)和消費中占有舉足輕重的地位，因此，發(fā)掘蘿卜重要功能基因并用于遺傳改良就顯得十分重要。隨著植物分子生物學的發(fā)展，人們對控制植物器官大小的分子機理研究取得了較大的進展，一系列影響器官大小的基因已經(jīng)被分離出來，如ANT[4]、ARGOS[5]等。通過對擬南芥、大白菜、水稻、玉米等ARGOS基因的功能分析發(fā)現(xiàn)，ARGOS基因可通過調(diào)控細胞數(shù)目或者細胞體積來控制植物器官的大小。例如過量表達大白菜ARGOS基因可使轉(zhuǎn)基因擬南芥的葉、花和株高均顯著增大或增高，其調(diào)控機制在于促進了轉(zhuǎn)基因植株的細胞分裂[6]。過量表達OsARGOS基因可引起擬南芥?zhèn)壬鞴僭龃?，其控制機制是同時促進了細胞分裂和細胞體積增大[7]。

3討論與結(jié)論

本研究從蘿卜葉片中分離出兩個ARGOS基因，分別命名為RsARGOS1和RsARGOS2。通過對蘿卜ARGOS基因的序列保守性和系統(tǒng)進化分析發(fā)現(xiàn)，RsARGOSs基因與擬南芥ARGOS之間存在較高的保守性，核苷酸一致性超過65%。在系統(tǒng)進化上，蘿卜ARGOSs基因與擬南芥ARGOS基因處于同一個分枝。這種序列上的保守性和進化上較近的親緣關(guān)系提示蘿卜ARGOSs與擬南芥ARGOS之間可能具有功能上的相似性。另外，從系統(tǒng)進化樹上可以看出，RsARGOS2與BrARGOS基因之間具有更近的親緣關(guān)系，而RsARGOS1與BrARGOS基因之間則相對較遠，說明RsARGOS1和RsARGOS2在漫長的進化過程中出現(xiàn)了分化，這種分化可能導致功能上的差異。通過對RsARGOS1和RsARGOS2表達模式分析發(fā)現(xiàn)，二者之間存在較大差異，這種差異也支持了上述關(guān)于RsARGOS1和RsARGOS2基因在功能上存在差異的觀點。

先前的研究表明，ARGOS基因可通過促進細胞的分裂能力達到調(diào)控植物器官大小的目的[5]。在本研究中，我們利用熒光定量PCR的方法檢測了RsARGOSs基因在蘿卜不同組織器官中的表達模式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)RsARGOSs基因在蘿卜肉質(zhì)根中的表達水平都比較高，這說明RsARGOSs基因可能參與了蘿卜肉質(zhì)根的膨大。另外，研究還發(fā)現(xiàn)RsARGOS2基因在蘿卜花蕾中具有最高的表達水平，可能該基因也參與了花器官的發(fā)育。這與之前的研究過量表達大白菜ARGOS基因可明顯提高花器官大小的結(jié)果相一致[6]。

NAA和6-BA是植物體內(nèi)兩種重要內(nèi)源激素，在調(diào)控植物細胞分裂和生長中具有重要作用，并已被廣泛應用于植物細胞培養(yǎng)中的植株再生過程。在先前的研究中發(fā)現(xiàn)，ARGOS基因的表達受NAA處理的顯著誘導[5～7]。在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)RsARGOS1只受6-BA的顯著誘導，而RsARGOS2既受6-BA的誘導也受NAA的誘導，且NAA的誘導幅度大于6-BA。這說明RsARGOS1和RsARGOS2雖然在調(diào)控細胞生長和發(fā)育過程中可能具有類似的作用，但卻是通過不同的信號途徑進行的。

本研究較系統(tǒng)地研究了蘿卜ARGOSs基因的組成、序列特征、系統(tǒng)進化，并對其表達模式進行了分析，這對進一步研究RsARGOSs基因在蘿卜發(fā)育過程中的調(diào)控作用具有重要意義，也為進一步利用基因工程手段改良蘿卜品質(zhì)奠定了基礎。

參考文獻：

[1]李彬，蘇小俊，袁希漢. 優(yōu)白一號春蘿卜[J].長江蔬菜，2002 （4）： 13.

[2]蘇小俊，袁希漢，李彬. 夏優(yōu)一號蘿卜[J].中國蔬菜，2004 （4）： 57.

[3]汪隆植，何啟偉.中國蘿卜[M].北京：科學技術(shù)文獻出版社，2005.

[4]Mizukami Y， Fischer L R. Plant organ size control： AINTEGUMENTA regulates growth and cell numbers during organogenesis[J]. Proc. Natl. Acad. Sci. USA， 2000， 97： 942-947.

[5]Hu Y， Xie Q， Chua N H. The Arabidopsis auxin-inducible gene ARGOS controls lateral organ size[J]. Plant Cell， 2003， 15（9）： 1951-1961.

[6]Wang B， Zhou X， Xu F， et al. Ectopic expression of a Chinese cabbage BrARGOS gene in Arabidopsis increases organ size[J]. Transgenic Research， 2010， 19（3）： 461-472.

[7]Wang B， Sang Y， Song J， et al. Expression of a rice OsARGOS gene in Arabidopsis promotes cell division and expansion and increases organ size[J]. Journal of Genetics and Genomics， 2009， 36： 31-40.

摘要：本研究利用RT-PCR方法從蘿卜（Raphanus sativus）中分離了ARGOS基因的同源基因RsARGOS1和RsARGOS2，并對其表達模式進行了分析。結(jié)果表明，RsARGOS1基因預測編碼133個氨基酸，RsARGOS2基因預測編碼109個氨基酸。RsARGOS1在所有器官中均表達，其中肉質(zhì)根中表達量最高，葉中表達量最低；RsARGOS2基因在花蕾中表達量最高，花序軸中的表達量最低。RsARGOSs基因表達受到激素的調(diào)節(jié)，RsARGOS1基因的表達量在噴施6-BA后明顯增高，6小時左右達到頂峰，噴施NAA的影響不大；RsARGOS2基因的表達同時受NAA和6-BA的誘導，NAA的誘導幅度大于6-BA。上述研究結(jié)果對理解RsARGOSs基因參與調(diào)控蘿卜的生長發(fā)育過程具有重要參考價值。

蘿卜（Raphanus sativus）是起源于我國的一種重要蔬菜[1，2]。由于生長適應性強，產(chǎn)量高，肉質(zhì)根營養(yǎng)成分含量豐富，在中國、日本、韓國以及東南亞一些國家被廣泛種植[3]。蘿卜在我國的蔬菜生產(chǎn)和消費中占有舉足輕重的地位，因此，發(fā)掘蘿卜重要功能基因并用于遺傳改良就顯得十分重要。隨著植物分子生物學的發(fā)展，人們對控制植物器官大小的分子機理研究取得了較大的進展，一系列影響器官大小的基因已經(jīng)被分離出來，如ANT[4]、ARGOS[5]等。通過對擬南芥、大白菜、水稻、玉米等ARGOS基因的功能分析發(fā)現(xiàn)，ARGOS基因可通過調(diào)控細胞數(shù)目或者細胞體積來控制植物器官的大小。例如過量表達大白菜ARGOS基因可使轉(zhuǎn)基因擬南芥的葉、花和株高均顯著增大或增高，其調(diào)控機制在于促進了轉(zhuǎn)基因植株的細胞分裂[6]。過量表達OsARGOS基因可引起擬南芥?zhèn)壬鞴僭龃?，其控制機制是同時促進了細胞分裂和細胞體積增大[7]。

3討論與結(jié)論

本研究從蘿卜葉片中分離出兩個ARGOS基因，分別命名為RsARGOS1和RsARGOS2。通過對蘿卜ARGOS基因的序列保守性和系統(tǒng)進化分析發(fā)現(xiàn)，RsARGOSs基因與擬南芥ARGOS之間存在較高的保守性，核苷酸一致性超過65%。在系統(tǒng)進化上，蘿卜ARGOSs基因與擬南芥ARGOS基因處于同一個分枝。這種序列上的保守性和進化上較近的親緣關(guān)系提示蘿卜ARGOSs與擬南芥ARGOS之間可能具有功能上的相似性。另外，從系統(tǒng)進化樹上可以看出，RsARGOS2與BrARGOS基因之間具有更近的親緣關(guān)系，而RsARGOS1與BrARGOS基因之間則相對較遠，說明RsARGOS1和RsARGOS2在漫長的進化過程中出現(xiàn)了分化，這種分化可能導致功能上的差異。通過對RsARGOS1和RsARGOS2表達模式分析發(fā)現(xiàn)，二者之間存在較大差異，這種差異也支持了上述關(guān)于RsARGOS1和RsARGOS2基因在功能上存在差異的觀點。

先前的研究表明，ARGOS基因可通過促進細胞的分裂能力達到調(diào)控植物器官大小的目的[5]。在本研究中，我們利用熒光定量PCR的方法檢測了RsARGOSs基因在蘿卜不同組織器官中的表達模式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)RsARGOSs基因在蘿卜肉質(zhì)根中的表達水平都比較高，這說明RsARGOSs基因可能參與了蘿卜肉質(zhì)根的膨大。另外，研究還發(fā)現(xiàn)RsARGOS2基因在蘿卜花蕾中具有最高的表達水平，可能該基因也參與了花器官的發(fā)育。這與之前的研究過量表達大白菜ARGOS基因可明顯提高花器官大小的結(jié)果相一致[6]。

NAA和6-BA是植物體內(nèi)兩種重要內(nèi)源激素，在調(diào)控植物細胞分裂和生長中具有重要作用，并已被廣泛應用于植物細胞培養(yǎng)中的植株再生過程。在先前的研究中發(fā)現(xiàn)，ARGOS基因的表達受NAA處理的顯著誘導[5～7]。在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)RsARGOS1只受6-BA的顯著誘導，而RsARGOS2既受6-BA的誘導也受NAA的誘導，且NAA的誘導幅度大于6-BA。這說明RsARGOS1和RsARGOS2雖然在調(diào)控細胞生長和發(fā)育過程中可能具有類似的作用，但卻是通過不同的信號途徑進行的。

本研究較系統(tǒng)地研究了蘿卜ARGOSs基因的組成、序列特征、系統(tǒng)進化，并對其表達模式進行了分析，這對進一步研究RsARGOSs基因在蘿卜發(fā)育過程中的調(diào)控作用具有重要意義，也為進一步利用基因工程手段改良蘿卜品質(zhì)奠定了基礎。

參考文獻：

[1]李彬，蘇小俊，袁希漢. 優(yōu)白一號春蘿卜[J].長江蔬菜，2002 （4）： 13.

[2]蘇小俊，袁希漢，李彬. 夏優(yōu)一號蘿卜[J].中國蔬菜，2004 （4）： 57.

[3]汪隆植，何啟偉.中國蘿卜[M].北京：科學技術(shù)文獻出版社，2005.

[4]Mizukami Y， Fischer L R. Plant organ size control： AINTEGUMENTA regulates growth and cell numbers during organogenesis[J]. Proc. Natl. Acad. Sci. USA， 2000， 97： 942-947.

[5]Hu Y， Xie Q， Chua N H. The Arabidopsis auxin-inducible gene ARGOS controls lateral organ size[J]. Plant Cell， 2003， 15（9）： 1951-1961.

[6]Wang B， Zhou X， Xu F， et al. Ectopic expression of a Chinese cabbage BrARGOS gene in Arabidopsis increases organ size[J]. Transgenic Research， 2010， 19（3）： 461-472.

[7]Wang B， Sang Y， Song J， et al. Expression of a rice OsARGOS gene in Arabidopsis promotes cell division and expansion and increases organ size[J]. Journal of Genetics and Genomics， 2009， 36： 31-40.