枣（Ziziphusjujuba Mill.）是我国重要的木本经济果树，兼具食用、生态和观赏价值。尽管枣种质资源类型丰富，目前在兼具优良观赏性状与农艺性状新品种的创制方面进展较为缓慢。然而，枣普遍存在胚败育现象，导致种子形成受阻、杂交后代获得困难，已成为制约其种质创新的重要因素，尤其是以观赏性状改良为目标的育种工作。阐明枣胚败育的发生机制，对推动观赏枣资源创新利用和功能型景观树种选育具有重要应用价值。ABCG转运蛋白家族广泛参与植物脂质运输、表皮结构形成及生殖发育调控等过程。本课题组前期基于转录组测序分析，筛选出与枣胚珠/种子发育密切相关两个ABCG亚家族基因ZjABCG11和ZjABCG15，预测其影响胚败育过程，但其具体的功能还尚不明晰。基于此，本研究以ZjABCG11和ZjABCG15为对象，综合采用生物信息学分析、组织表达分析、亚细胞定位、拟南芥异源遗传转化功能验证及膜酵母双杂交等方法，对其分子特征、表达规律、潜在生物学功能及可能的作用方式进行了系统分析，旨在为解析枣胚珠/种子发育异常及胚败育相关分子机制提供候选基因和理论依据。主要研究结果如下：

    （1）ZjABCG11和ZjABCG15的序列特征及蛋白理化性质分析

    ZjABCG11的CDS全长为2133 bp，编码710个氨基酸；ZjABCG15的CDS全长为2019 bp，编码672个氨基酸。两者编码蛋白均呈碱性、偏疏水特征，符合膜蛋白的一般性质。其中，ZjABCG11预测稳定性较高，ZjABCG15在生物信息学预测条件下可能具有一定不稳定性。上述结果为进一步分析两基因的蛋白结构及功能提供了基础。

    （2）蛋白结构特征与进化关系

    生物信息学分析显示，ZjABCG11和ZjABCG15编码蛋白均含有多个跨膜结构域，未检测到典型信号肽，二级结构均以α-螺旋和无规则卷曲为主，符合ABCG类跨膜转运蛋白的结构特点。系统进化分析表明，两者与酸枣及其他近缘材料中的同源蛋白亲缘关系较近，说明ZjABCG11和ZjABCG15在进化过程中具有较高保守性。

    （3）质膜定位与组织表达特征

    亚细胞定位结果显示，ZjABCG11-GFP和ZjABCG15-GFP融合蛋白的荧光信号主要分布于本氏烟草叶片表皮细胞质膜区域，并与质膜标记信号高度重叠，表明两者均定位于质膜，提示其可能参与细胞内外物质转运过程。RT-qPCR分析表明，ZjABCG11和ZjABCG15在枣不同组织中均具有明显的组织特异性表达特征，二者均在种仁和叶片中表达量较高，在花中次之，说明其可能与种子发育、营养生长及生殖过程相关。

    （4）异源表达拟南芥植株生长和结实特性

    拟南芥异源表达分析表明，ZjABCG11和ZjABCG15的表达水平变化均会影响植株生长发育和生殖产出。RNAi抑制表达株系表现出株高降低、分枝减少、果荚数量减少、果荚长度缩短及部分种子发育异常等表型，而过表达株系整体生长和结实表现优于野生型。其中，ZjABCG11对果荚形成和单株种子产量影响更为明显，其过表达株系单株平均种子产量较野生型提高 45.19%，RNAi株系较野生型下降21.18%，提示其可能参与结实能力维持和种子形成效率调控。相比之下，ZjABCG15对生殖发育和种子正常建成影响更突出，其抑制表达株系出现果荚发育受限及种子黄化、皱缩、干瘪等异常表型。

    （5）候选互作蛋白及潜在调控网络

    膜酵母双杂交结果显示，ZjABCG11与CER1表现出一定互作信号，而未检测到其与CUT1的明显互作；ZjABCG15与LRR1表现出一定互作趋势，但在高严格筛选条件下信号较弱，未检测到其与DEX1的明显互作。上述结果提示，ZjABCG11和ZjABCG15可能通过不同候选蛋白及相关分子网络参与植物生长和生殖发育过程，但其具体作用机制仍需进一步验证。

    综上所述，本研究对枣ZjABCG11和ZjABCG15基因进行了较为系统的功能分析，表明两者均编码质膜定位的ABCG类转运蛋白，并在异源体系中与植物正常生长发育及生殖产出过程密切相关。其中，ZjABCG11在异源体系中更可能与结实能力维持及种子形成效率相关，ZjABCG15则更可能与生殖发育稳定性及种子正常建成相关。研究结果为后续在枣树自身遗传背景下进一步解析胚败育相关分子机制提供了候选基因和研究线索。

关键词：枣；ZjABCG11；ZjABCG15；亚细胞定位；生物学功能；蛋白互作；胚败育

李雨彤 园冶杯.pdf (951.94 KB, 下载次数: 1)

2026-7-14 15:12 上传

点击文件名下载附件

       枣（Ziziphusjujuba Mill.）是我国重要的木本经济果树，兼具食用、生态和观赏价值。尽管枣种质资源类型丰富，目前在兼具优良观赏性状与农艺性状新品种的创制方面进展较为缓慢。然而，枣普遍存在胚败育现象，导致种子形成受阻、杂交后代获得困难，已成为制约其种质创新的重要因素，尤其是以观赏性状改良为目标的育种工作。阐明枣胚败育的发生机制，对推动观赏枣资源创新利用和功能型景观树种选育具有重要应用价值。ABCG转运蛋白家族广泛参与植物脂质运输、表皮结构形成及生殖发育调控等过程。本课题组前期基于转录组测序分析，筛选出与枣胚珠/种子发育密切相关两个ABCG亚家族基因ZjABCG11和ZjABCG15，预测其影响胚败育过程，但其具体的功能还尚不明晰。基于此，本研究以ZjABCG11和ZjABCG15为对象，综合采用生物信息学分析、组织表达分析、亚细胞定位、拟南芥异源遗传转化功能验证及膜酵母双杂交等方法，对其分子特征、表达规律、潜在生物学功能及可能的作用方式进行了系统分析，旨在为解析枣胚珠/种子发育异常及胚败育相关分子机制提供候选基因和理论依据。主要研究结果如下：

    （1）ZjABCG11和ZjABCG15的序列特征及蛋白理化性质分析

    ZjABCG11的CDS全长为2133 bp，编码710个氨基酸；ZjABCG15的CDS全长为2019 bp，编码672个氨基酸。两者编码蛋白均呈碱性、偏疏水特征，符合膜蛋白的一般性质。其中，ZjABCG11预测稳定性较高，ZjABCG15在生物信息学预测条件下可能具有一定不稳定性。上述结果为进一步分析两基因的蛋白结构及功能提供了基础。

    （2）蛋白结构特征与进化关系

    生物信息学分析显示，ZjABCG11和ZjABCG15编码蛋白均含有多个跨膜结构域，未检测到典型信号肽，二级结构均以α-螺旋和无规则卷曲为主，符合ABCG类跨膜转运蛋白的结构特点。系统进化分析表明，两者与酸枣及其他近缘材料中的同源蛋白亲缘关系较近，说明ZjABCG11和ZjABCG15在进化过程中具有较高保守性。

    （3）质膜定位与组织表达特征

    亚细胞定位结果显示，ZjABCG11-GFP和ZjABCG15-GFP融合蛋白的荧光信号主要分布于本氏烟草叶片表皮细胞质膜区域，并与质膜标记信号高度重叠，表明两者均定位于质膜，提示其可能参与细胞内外物质转运过程。RT-qPCR分析表明，ZjABCG11和ZjABCG15在枣不同组织中均具有明显的组织特异性表达特征，二者均在种仁和叶片中表达量较高，在花中次之，说明其可能与种子发育、营养生长及生殖过程相关。

    （4）异源表达拟南芥植株生长和结实特性

    拟南芥异源表达分析表明，ZjABCG11和ZjABCG15的表达水平变化均会影响植株生长发育和生殖产出。RNAi抑制表达株系表现出株高降低、分枝减少、果荚数量减少、果荚长度缩短及部分种子发育异常等表型，而过表达株系整体生长和结实表现优于野生型。其中，ZjABCG11对果荚形成和单株种子产量影响更为明显，其过表达株系单株平均种子产量较野生型提高 45.19%，RNAi株系较野生型下降21.18%，提示其可能参与结实能力维持和种子形成效率调控。相比之下，ZjABCG15对生殖发育和种子正常建成影响更突出，其抑制表达株系出现果荚发育受限及种子黄化、皱缩、干瘪等异常表型。

    （5）候选互作蛋白及潜在调控网络

    膜酵母双杂交结果显示，ZjABCG11与CER1表现出一定互作信号，而未检测到其与CUT1的明显互作；ZjABCG15与LRR1表现出一定互作趋势，但在高严格筛选条件下信号较弱，未检测到其与DEX1的明显互作。上述结果提示，ZjABCG11和ZjABCG15可能通过不同候选蛋白及相关分子网络参与植物生长和生殖发育过程，但其具体作用机制仍需进一步验证。

    综上所述，本研究对枣ZjABCG11和ZjABCG15基因进行了较为系统的功能分析，表明两者均编码质膜定位的ABCG类转运蛋白，并在异源体系中与植物正常生长发育及生殖产出过程密切相关。其中，ZjABCG11在异源体系中更可能与结实能力维持及种子形成效率相关，ZjABCG15则更可能与生殖发育稳定性及种子正常建成相关。研究结果为后续在枣树自身遗传背景下进一步解析胚败育相关分子机制提供了候选基因和研究线索。

关键词：枣；ZjABCG11；ZjABCG15；亚细胞定位；生物学功能；蛋白互作；胚败育

李雨彤 园冶杯.pdf (951.94 KB, 下载次数: 1)

2026-7-14 15:12 上传

点击文件名下载附件