番茄中的S-adenosylmethionine decarboxylase (SAMDC) 和Wun1基因對於雄蕊發育和花粉萌發的影響

Abstract

番茄雄蕊在高溫底下發育會受損，花粉萌發率及著果率也會跟著下降，實驗室之前利用Suppression Subtractive Hybridization (SSH)所建立之cDNA library中，已找到會被熱誘導之基因S-adenosylmethionine synthetase (SAMS) 和 Wun1基因。S-adenosylmethionine decarboxylase (SAMDC)基因是SAMS的下游基因，被認為是製造多元胺之關鍵酵素，而多元胺含量則對於花朵發育有很重要的影響，但多元胺對於雄蕊之發育影響之研究卻極為有限。目前研究指出，多元胺參與對抗多種非生物性逆境，包含鹽類、低溫、酸性逆境等，而SAMDC的大量表現，卻可以抵抗這些生物逆境，關於多元胺及溫度對於花發育的影響目前的了解都極有限。為探討SAMDC基因的功能，本研究以轉殖番茄的方式大量表現SAMDC，以研究此基因的表現對於雄蕊和花粉發育的影響。但有研究指出若僅表現SAMDC基因主要編碼區而沒有表現其上游編碼區(uORF)，則可能會造成毒性讓植物死亡，因此進而製作了包含及不包含uORF的兩個SMADC基因構築。同時，文獻指出以35S啟動子過量表現SAMDC，植物的生長情況會比野生型快速，為了避免營養器官生長造成之影響，選用雄蕊專一表現啟動子將之表現在不耐熱番茄4783中，結果發現，不含上游閱讀框架的SAMDC轉殖番茄花朵無法正常發育；包含uORF的SAMDC轉殖番茄則會產生較多的花粉、較好之花粉萌發率且高溫下萌發花粉管生長情形良好，而花粉產量提升可能因為SAMDC表現量增加進而造成多元胺增加，加速細胞週期的進行，導致花粉數目增加。本研究之另一個對象Wun1是經傷害後會大量表現的蛋白，推測其功能為可保護植物細胞壁，其表現也會受到高溫的誘導，但是在4783以轉殖番茄的方式大量表現Wun1在植物中，卻發現轉殖植物的花粉萌發率降低，且花粉的型態發生改變，可能是因為callose生合成受影響所造成。