小麦K-型细胞质雄性不育系COI1基因的克隆与表达分析

COI1 (coronatine-insensitive 1)基因是茉莉素信号传导中起关键作用的基因，与植物的抗病性、花粉育性密切相关。为探讨COI1与小麦K型细胞质雄性不育性之间的关系，本研究从小麦K型细胞质雄性不育系豫麦3号中同源克隆得到COI1基因的三个拷贝。该基因大小为2.8 kb，开放阅读框为1 761 bp，编码586个氨基酸残基的蛋白，含有COI1蛋白典型的F-box和LRR保守结构域。进化分析结果表明COI1基因的三个拷贝分别与来自小麦祖先种乌拉尔图小麦、拟斯卑尔脱山羊草和粗山羊草、大麦以及短柄草的COI1亲缘关系较近，而与拟南芥、大豆、黄瓜等的COI1亲缘关系较远。利用中国春缺体四体系统进行染色体定位分析，发现它们分别定位于小麦4A、4B、4D染色体上。对COI1基因在小麦品种中国春的根、茎、叶和幼穗中的表达模式分析发现三个拷贝呈组成型表达，但幼穗中TaCOI1A的表达量明显高于TaCOI1B和TaCOI1D。在不育系、保持系和F1代不同发育时期的花药中，COI1基因的三个拷贝在不育系单核期花药的表达量明显高于保持系，在二核期至三核期(不育系花粉败育的关键时期)，TaCOI1B和TaCOI1D在不育系和保持系中的表达趋势一致，而TaCOI1A在不育系中的表达呈上调趋势，在保持系和F1代中的表达呈下调趋势，说明TaCOI1A基因在不育系和可育系(保持系和F1代)花药中的表达有明显差异，可能跟不育系的花粉败育有关。