【摘 要】
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传粉和受精是形成种子的关键步骤,世界上几乎80%的食物来自于种子,如水稻、玉米和大豆等农作物.因此,研究传粉受精的分子机制,对了解植物传粉受精的控制机理及其遗传改良具有
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传粉和受精是形成种子的关键步骤,世界上几乎80%的食物来自于种子,如水稻、玉米和大豆等农作物.因此,研究传粉受精的分子机制,对了解植物传粉受精的控制机理及其遗传改良具有重要的意义.同时,花粉管的生长为研究植物细胞的顶端生长及信号传导等提供了一个良好的模式系统.为了能够在基因组水平上认识水稻传粉过程的基因表达模式,我们首先对绿苗/黄化苗混和cDNA文库以及授粉后一天雌蕊的cDNA文库(pistil of 0-5hr pollination,5hrP)进行大规模的EST(expressed sequence tag)测序,获得了73,424个高质量的EST序列,CAP3软件组装的结果表明这些EST代表了11,871非冗余的核苷酸序列.随后我们构建了一个含有大约10,000个水稻非冗余基因的cDNA微阵列,并利用它对水稻的未授粉雌蕊(pistils of un-pollinated,UP),5hrP,5DAP,根,幼苗,花药,10天种子的胚和胚乳进行了基因表达谱分析.聚类分析发现虽然花药和雌蕊同属于繁殖器官,但是花药中的基因表达模式与根的基因表达模式却更为相似.数据分析发现在水稻的传粉受精过程中,有220个基因的表达在mRNA水平显示出较为明显的差异(在微阵列上大于或等于2倍以上的变化),其中70%的基因与已知的基因有显著的同源性.另外,20个基因的同源基因在其它植物中发现与植物的传粉有关,表明这些候选基因可能参与了水稻传粉的分子控制.研究表明微阵列分析的灵敏性可达0.0011%,大约可检测到1-5个mRNA拷贝/细胞.微阵列分析和实时荧光定量PCR分析数据之间具有很好的相关性.这些结果表明我们所构建的cDNA微阵列能有效地用于水稻或者其它谷类作物的基因表达谱分析.此外,我们使用cDNA微阵列所鉴定出的授粉前后存在差异表达的基因将会有助于人们对水稻传粉的分子机制做进一步的了解.
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