文心蘭與香蕉乙烯受體基因之相關研究

Abstract

文心蘭乙烯受體同源基因OgERS1 (AF276233) 之胺基酸序列，與其他單子葉植物所選殖出的乙烯受體序列極為相近。OgERS1在不同器官及去花藥蓋處理有不同的表現情形。在花苞中，OgERS1基因表現受到乙烯誘導，在1小時後大量表現，隨著乙烯施加時間增加而逐漸減少。在完全開放的小花中，乙烯處理0.5小時後，表現量可受到誘導而大量增加，而第二個表現高峰，則在乙烯處理36小時後可偵測得到。此外，在外加乙烯處理中，OgERS1會受到去花藥蓋處理的調控，降低整體表現量。 分析2.2 kb的OgERS1基因啟動子區域得知，許多反應元件 (responsive element) 存在於此啟動子中，例如乙烯反應元件 (ATTTCAAA)。經由OgERS1基因啟動子啟動GUS報導基因的分析結果顯示，該啟動子具有組織特異性，可專一性表現於阿拉伯芥的分生組織、花苞、側芽、花莖及離層區域。在荷爾蒙誘導性方面，GUS活性會受到外加24小時1及10 mLL−1乙烯的誘導，但離層酸卻會抑制OgERS1基因啟動子的活性。在逆境測試中，GUS活性會受到熱、創傷、高鹽、乾旱及淹水等處理的抑制。然而，該啟動子卻會受到葡萄糖、乳糖及麥芽糖的誘導，因此推測OgERS1與醣類之間具有交互作用。由上述結果顯示，OgERS1基因啟動子的表現情形，可受到生長及環境的共同調節。 在香蕉乙烯受體基因MhBER2啟動子的研究方面，已構築三種不同長度的啟動子區域，並接上報導基因GUS，轉殖至阿拉伯芥與菸草中。其中，含第一個隱子 (intron) 的B0E構築，會表現於轉殖植物的子葉、分生組織、側芽分枝處、葉、花莖、花器、年輕果莢及果莢的離層區域。在外加荷爾蒙處理中，MhBER2基因啟動子會受到乙烯、IAA及GA的誘導，並受到ABA的抑制。此外，MhBER2基因啟動子也會受到氯化鈣、高鹽、乾旱及熱等處理的誘導。由於不含第一個隱子的B1E及B3E等構築之轉殖植物中，幾乎沒有GUS活性表現，因此推測MhBER2基因的第一隱子，可促進MhBER2啟動子之活性。 為了減緩乙烯對文心蘭花瓣造成的老化現象，將OgERS1基因進行三種不同胺基酸的顯性負突變，包括Ile62→Phe62、Cys65→Tyr65及Pro36→Leu36等，經轉殖到阿拉伯芥及菸草中，測試各文心蘭乙烯受體突變基因對於乙烯的敏感度。然而，經由ACC測試結果顯示，乙烯三相反應 (triple response) 仍然存在於各突變轉殖體及過量表現的轉殖株中。因此，儘管OgERS1與其他雙子葉植物的乙烯受體基因序列相似度高達60%以上，其功能上可能仍具有歧異度。 為了解切花老化、外加乙烯及外加乙烯作用抑制劑1-MCP 對文心蘭小花蛋白質表現之影響，以二維蛋白質電泳進行分析。在外加乙烯處理中，並沒有觀察到明顯的單一蛋白變化量；而在外加1-MCP 處理中，可觀察到數個表現量具有變化的蛋白呈色點。經由ESI-MS/MS分析結果顯示，大部分都是蘭花病毒的蛋白質，且其表現量會隨著花朵老化而逐漸增加。此外，經由處理1-MCP後之文心蘭小花北方雜交結果得知，乙烯訊息傳導相關基因 OgERS1 及OgEIL2之轉錄可能受到同一機制調控；而OgEIL1基因則可能受到不同機制之調控。