郭盈盈，候志鵬，鐘 鳴，陳麗靜，馬 慧，張 麗，徐正進， 李浩戈

(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學 生物科學技術(shù)學院，遼寧省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點實驗室，遼寧 沈陽 110866；2.農(nóng)業(yè)部東北水稻生物學與遺傳育種重點實驗室，遼寧 沈陽 110866)

性別決定基因TASSELSEED2在水稻中的功能歧化性淺析

郭盈盈1，候志鵬1，鐘 鳴1，陳麗靜1，馬 慧1，張 麗1，徐正進2， 李浩戈1

(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學 生物科學技術(shù)學院，遼寧省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點實驗室，遼寧 沈陽 110866；2.農(nóng)業(yè)部東北水稻生物學與遺傳育種重點實驗室，遼寧 沈陽 110866)

花器官的發(fā)育不僅影響農(nóng)作物的生產(chǎn)，通過性別決定產(chǎn)生單性花的機制亦是重要的基礎(chǔ)理論問題。TASSELSEED2基因是與JA合成有關(guān)的調(diào)控玉米單性雄花產(chǎn)生的性別決定基因，對一些植物中TS2同源基因的表達分析表明TS2蛋白可能在進化過程中產(chǎn)生了功能歧化。為探究TS2蛋白在進化過程中其功能是否發(fā)生了歧化，首先通過生物信息學手段對水稻和玉米的TS2基因進行了比較分析，分子進化分析表明，TS2基因在一些植物中可能并不僅僅局限于抑制雌蕊發(fā)育的性別決定功能。因此，猜測兩性花植物水稻中的TS2可能具有其他功能。利用蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測軟件，發(fā)現(xiàn)水稻TS2基因編碼典型的SDR蛋白，含有保守的GASGIG和YTASK基序，其作用底物可能與玉米TS2蛋白類似。啟動子分析表明OsTS2和玉米TS2的激素應(yīng)答元件存在差別。隨后，利用RNA-seq數(shù)據(jù)進行了OsTS2與玉米TS2的組織器官表達分析，并利用實時熒光定量技術(shù)考察外源MeJA噴施處理對OsTS2與玉米TS2基因表達的影響。結(jié)果表明，OsTS2主要在花序中表達，經(jīng)外源MeJA處理后其表達量明顯升高；而玉米TS2在雄穗分化關(guān)鍵期的葉片中表達量最高，其表達量基本不受外源MeJA影響。OsTS2與玉米TS2表達方面的差異提示水稻TS2可能具有與玉米TS2不同的功能，為深入了解TS2在兩性花植物中的功能提供了線索。

水稻；玉米；TS2；茉莉酸甲酯

水稻和玉米是影響國民經(jīng)濟的重要糧食作物，它們的花序發(fā)育不僅決定了產(chǎn)量，其分子調(diào)控機理研究對提高產(chǎn)量也具有重要的理論研究價值。作為研究發(fā)育生物學的模式植物，水稻和玉米的花序在分化產(chǎn)生雄蕊和雌蕊等花器官的發(fā)育過程存在著明顯的不同[1]。水稻花序分化產(chǎn)生兩性花，即一個水稻花內(nèi)同時包含雄蕊和雌蕊。而玉米是雌雄同株異花植物，玉米具有獨立的2種花序，雄花序(Tassel)和雌花序(Ear)最初分化產(chǎn)生的花均為兩性花，但隨著發(fā)育的進行，通過性別決定過程分別形成成熟的雄單性花和雌單性花[2]。目前已有研究表明，一些與茉莉酸(Jasmonic acid，JA)合成有關(guān)的性別決定基因在玉米雄花的性別決定過程中起非常重要的作用，而赤霉素(Gibberilin，GA)與玉米雌花的性別決定過程有關(guān)[2-5]。

玉米TASSELSEED2 (TS2)編碼一個短鏈脫氫酶(Short-chain dehydrogenase，SDR)，該基因通過抑制雄花中雌蕊原基的發(fā)育，從而促進產(chǎn)生成熟的單性雄花[6]。另外一個雄穗性別決定基因TASSELSEED1 (TS1) 編碼一個脂氧合酶(Lipoxygenase)，該基因突變會導致玉米雄花發(fā)生雌性化轉(zhuǎn)變進而成為兩性花[6]。Acosta等[7]發(fā)現(xiàn)，TS1、TS2都通過與JA合成有關(guān)的一個共同通路(Pathway)起作用，這表明了JA介導的TS2基因途徑在玉米雄穗的性別決定過程中具有重要作用。

Simon等[8]克隆了一些禾本科植物中的TS2同源基因并對它們進行表達分析后推測，TS2在大多數(shù)禾本科植物中可能有其他作用。麥瓶草(Silenelatifolia)與玉米不同，是雌、雄單性異株植物。Lebel等[9]發(fā)現(xiàn)麥瓶草中的TS2同源基因(STA1)與玉米中TS2表達有明顯的不同。TS2能在玉米雄花的雌花原基中表達，但STA1不在麥瓶草雄株的雌蕊原基中表達，因此，STA1的功能與TS2一樣可能存在不同，進一步發(fā)現(xiàn)STA1與兩性花植物擬南芥中TS2的同源基因ATA1一樣，也在花藥的絨氈層細胞中表達，表明它們可能有相似的功能[9]。因此，深入研究JA介導的TS2基因途徑在其他“非性別決定”禾本科植物中的功能，將有助于認識性別決定的衍生和分子進化過程，從此加深人們對這一重要基礎(chǔ)理論問題的理解。

作為短鏈脫氫酶的TS2蛋白在兩性花植物水稻花發(fā)育中起何種作用，是否與JA相關(guān)尚未見到報道，盡管已有研究表明JA對水稻的花器官特別是花藥的發(fā)育起重要的調(diào)控作用。俞竹青、Cai、Zhang等[10-12]發(fā)現(xiàn)與JA合成或信號轉(zhuǎn)導有關(guān)的酯酶基因P0491E01、EG1、EG2對水稻花藥的成熟起關(guān)鍵調(diào)控作用，其中EG1、EG2還影響了其他花器官的發(fā)育。

為初步探查TS2基因在非性別決定植物水稻中的可能功能，本研究通過生物信息學分析和表達分析，比較了水稻中TS2的同源基因(OsTS2)與玉米TS2基因的異同。盡管它們同屬于SDR家族，三維結(jié)構(gòu)相似，但其組織表達特性及對外源噴施JA的前體物質(zhì)茉莉酸甲酯(MeJA)的反應(yīng)有所不同，說明TS2的功能在水稻中可能發(fā)生了歧化。

1 材料和方法

1.1 生物信息學分析

1.1.1OsTS2 的查找、比對及進化分析 以玉米TS2基因的mRNA(NM_001111852.1)為探針，在NCBI和水稻RGAP(http：//rice.plantbiology.msu.edu/index.shtml)數(shù)據(jù)庫中進行Blast 比對，獲得OsTS2基因序列(LOC_Os03g18740)。以玉米TS2蛋白的保守氨基酸序列對NCBI數(shù)據(jù)庫進行BlastP搜索，查找不同植物的TS2蛋白序列，然后利用MEGA 4.0軟件構(gòu)建進化樹。

1.1.2 OsTS2與玉米TS2氨基酸序列相似性分析及蛋白序列的三維結(jié)構(gòu)預(yù)測 將OsTS2和玉米TS2蛋白序列上傳至Swiss-Model網(wǎng)站，選擇聯(lián)配模式(Alignment mode) 進行三維結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建，最后用Swiss-Model自帶ANOLEA原子平均勢能Web 界面進行質(zhì)量檢查。下載該建模至本地，使用RasMol 軟件查看并標注蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。

1.1.3OsTS2與玉米TS2基因啟動子區(qū)順式調(diào)控元件分析 為分析比較OsTS2與玉米TS2基因的功能，應(yīng)用PlantCARE (http：//bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare)對OsTS2與玉米TS2基因上游2 000 bp序列進行啟動子順式調(diào)控元件的預(yù)測。

1.2OsTS2 基因的表達模式分析

1.2.1OsTS2 與玉米TS2基因的組織表達模式分析 以O(shè)sTS2 和玉米TS2基因序列為探針分別在Rice Genome Annotation Project 數(shù)據(jù)庫(http：//rice.plantbiology.msu.edu/)和maizeGDB數(shù)據(jù)庫(http：//www.maizegdb.org/)中進行掃描，下載該基因的RNA-seq FPKM 數(shù)據(jù)，并以此為根據(jù)對OsTS2和玉米TS2基因在不同組織器官和發(fā)育時期的表達模式進行分析。

1.2.2 MeJA處理后OsTS2與TS2基因的表達差異分析 從破口期開始，對粳稻日本晴的花序噴施濃度為2 mmol/L的MeJA(Sigma-aldrich公司)，以1%的酒精溶液作為對照處理，每24 h噴施1次至開花前，取小穗提取RNA；從七葉期開始對玉米自交系B73的頂端(雄穗)和11葉期的側(cè)枝(雌穗)噴施2 mmol/L的MeJA，1%酒精溶液作為對照處理。每72 h處理一次至雄穗和雌穗開花前停止噴施，取材提取RNA；RNA提取方法采用熱酚法[13-14]。將提取的水稻和玉米總RNA，利用PrimerScriptTM反轉(zhuǎn)錄試劑盒(大連寶生物公司)反轉(zhuǎn)錄為cDNA，進行實時熒光定量PCR檢測。

使用Beacon 7.7設(shè)計各基因的特異性引物 (表1)，其中玉米內(nèi)參基因為GAPDH，水稻內(nèi)參基因為ACTIN1。使用Roche LightCycle480熒光實時定量PCR儀和RealMasterMix試劑盒(TIANGEN公司)進行檢測。反應(yīng)體系含有 RealMasterMix 4.5 μL，正、反向引物(3 μmol/L)各1 μL，cDNA模板10 ng，ddH2O 2.5 μL。程序設(shè)定為 94 ℃預(yù)變性90 s；94 ℃ 15 s，68 ℃ 60 s， 共40個循環(huán)，每個樣品3次重復(fù)。按照基因相對表達分析2-ΔΔCt方法分析目的基因的相對表達量。

表1 實時熒光定量PCR引物

2 結(jié)果與分析

2.1OsTS2的生物信息學分析

2.1.1OsTS2的查找、比對及進化分析 由Blast比對分析得知，玉米TS2在水稻中的同源基因OsTS2為LOC_Os03g18740，兩者之間氨基酸序列的同源性為84%。經(jīng)過分子進化分析發(fā)現(xiàn)，OsTS2蛋白與假稻屬(Leersiavirginica)TS2的親緣關(guān)系最近(圖1)，彼此之間功能區(qū)氨基酸的序列同源性高達95%；玉米TS2與摩擦草屬植物(Tripsacumdactyloides)的TS2親緣關(guān)系最近，且處于另一個獨立的小分支上(Clade)，兩者之間氨基酸序列的同源性高達97%。

B.兩性花； P.雌花； S.雄花 ； *.水稻TS2蛋白(NP001049848)和玉米TS2蛋白(NP001105322)。

假稻屬是稻屬最近緣的姐妹屬，同為兩性花植物。玉米及親緣關(guān)系最近的摩擦草屬同為單性花植物，但性別表現(xiàn)方式略有不同，玉米的雌花和雄花分別分布于獨立的花序上，但摩擦草屬植物的雌花和雄花卻位于同一花序上[15]。此外，從圖1可以看出，14個屬植物TS2蛋白的分子進化關(guān)系與這些植物的性別表現(xiàn)模式(分別標注為B、P/S、B/S)并不是一致的，這表明TS2基因在一些植物中可能并不僅局限于抑制雌蕊發(fā)育的性別決定功能。因此，我們猜測作為兩性花植物的水稻OsTS2可能具有其他功能。

2.1.2 OsTS2與玉米TS2蛋白序列的三維結(jié)構(gòu)預(yù)測 SDR蛋白家族具有一個由2個保守基序(Motif)組成的溝狀結(jié)構(gòu)(Groove)(圖2)。其中GxxGxG基序幫助SDR與輔酶NAD+結(jié)合來發(fā)揮酶促功能。該基序中的第1個甘氨酸(G)是嚴格保守的，且在主鏈上幫助形成一個急轉(zhuǎn)角，進而決定基序中第2個甘氨酸的位置，此甘氨酸有助于主鏈與NAD+的二磷酸基團緊密接觸以行使相關(guān)功能。另一個基序YxxxK中2個高度保守的氨基酸Tyr (Y)和Lys(K)對于SDR的催化功能非常重要[16]。

通過蛋白分析和三維結(jié)構(gòu)預(yù)測，與玉米TS2一樣，OsTS2也具有SDR家族典型的Groove結(jié)構(gòu)特征(圖2)，并且它們的2個保守基序組成相同，均為GASGIG 和YTASK；2個催化活性氨基酸Tyr 和Lys分別位于OsTS2和玉米TS2蛋白的195/199、207/211位，其間隔均為3個氨基酸位點。這表明OsTS2和玉米TS2都屬于典型的TS2是類的短鏈脫氫酶，它們可能作用于相同的催化底物。

A.OsTS2蛋白三維結(jié)構(gòu)； B.玉米TS2蛋白三維結(jié)構(gòu)；Tyr標示位置為活性位點。

2.1.3OsTS2與玉米TS2基因的啟動子區(qū)順式調(diào)控元件分析 2個基因的啟動子區(qū)域除了具有TATA等啟動子的典型元件外，還都含有脫落酸(Abscisic acid，ABA)和MeJA響應(yīng)元件(表2)。值得注意的是，OsTS2還具有玉米TS2所不具有的多種響應(yīng)元件：如赤霉素、水楊酸以及乙烯等激素響應(yīng)元件；低溫、防御以及光周期反應(yīng)元件。這些差異調(diào)控元件反映出OsTS2與玉米TS2可能存在不同的調(diào)控以及信號響應(yīng)模式，進而存在功能上的歧化，即OsTS2可能不僅與花器官發(fā)育有關(guān)，還與植物激素信號轉(zhuǎn)導以及逆境響應(yīng)存在密切關(guān)系。

表2 OsTS2與玉米TS2啟動子區(qū)順式元件分析

2.2OsTS2的表達差異分析

2.2.1OsTS2基因和玉米TS2基因的組織表達模式分析 基因的表達往往與它所執(zhí)行的功能密切相關(guān)。本研究分別對水稻營養(yǎng)生長期的嫩芽(Shoots，V1)、嫩葉(Leaves-20 days，V2)、抽穗前期的花序(Pre-emergence inflorescence，V3)，抽穗期花序(Post-emergence inflorescence，R1)、花藥(Anther，R2)、雌蕊(Pistil，R3)和種子成熟期的授粉后5 d的種子(Seed-5 DAP，S1)、授粉后25 d的胚(Embryo- 25 DAP，S2)以及玉米營養(yǎng)生長期的八葉期葉片(Eighth-leaf，V1)、13葉期葉片(Thirteenth-leaf，V2)、莖端分生組織(Stem-and-sAM，V3)，生殖生長期的未成熟雄穗(Immature-tassel，R1)、花藥(Anther，R2)、花絲(Silks，R3)和種子成熟期授粉后20 d的種子(Whole-seed-20DAP，S1)等器官中TS2基因的RNA-seq的表達數(shù)據(jù)進行了分析。結(jié)果表明,OsTS2在生殖器官中的表達量最高(圖3-A)，而玉米TS2基因主要在葉中高表達(圖3-B)。從圖3-A中可以看出，OsTS2在葉、花序、花藥、雌蕊、種子等營養(yǎng)和生殖器官中均有所表達，但在抽穗期花序中的表達量最高，在花藥、雌蕊以及授粉5 d的種子中的表達量都出現(xiàn)了降低的情況，這似乎表明OsTS2基因的高表達是為花序分化為兩性花起作用。而玉米TS2基因的表達主要集中在營養(yǎng)生長時期的葉，特別是快要進入生殖生長分化期的葉片。八葉期的玉米是SAM從營養(yǎng)生長階段分化轉(zhuǎn)變?yōu)樾刍ㄐ螂A段的開始，玉米TS2基因在此時的表達量最高；13葉期的玉米開始分化雌花序，相對八葉期，TS2基因的表達未能在此時及此后成熟的花器官中維持高表達，這種表達模式印證了Delong、Calderon-Urrea等[6，16]的結(jié)果，即玉米TS2基因主要參與雄穗的性別決定建成過程。

A.OsTS2基因在水稻組織器官的表達分析；B.玉米TS2基因在玉米組織器官的表達分析。

2.2.2 MeJA處理對OsTS2與玉米TS2基因表達的影響 玉米TS2基因是可能與JA有關(guān)的雄穗性別決定基因[5]，為進一步探討2個基因是否與MeJA信號轉(zhuǎn)導有關(guān)，本研究通過實時熒光定量分析技術(shù)，初步對比分析了經(jīng)外源MeJA處理后的水稻、玉米花序中TS2基因的表達量的變化。結(jié)果顯示，經(jīng)MeJA處理后水稻小穗中OsTS2基因的表達量顯著提高，表達增加了近4倍(圖4-A)；而玉米TS2基因在雌穗(Ear)中幾乎沒有變化，在雄穗(Tassel)中的表達量變化也不明顯(圖4-B)。這種TS2基因表達變化的差異是與2個基因在2種植物中的功能差異有關(guān)，還是與它們與其他激素的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)調(diào)控有關(guān)，有待于進一步通過其他試驗來研究。

*.P<0.05。

3 討論和結(jié)論

雌雄同株(Monoecy)的禾本科植物有多種復(fù)雜的性別表現(xiàn)模式，如雌花兩性花型，即同時含有兩性花和單性的雌花、雄花兩性花型、兩性花型、單性花型。禾本科植物在漫長的進化過程中多次發(fā)生兩性花與單性花之間的轉(zhuǎn)變，即使在親緣關(guān)系最近的種屬間，性別表現(xiàn)模式的變化也很大[17]。這種情況的產(chǎn)生可能是由于多種途徑參與了不同譜系(Lineages)植物的性別表型模式的調(diào)控，其中任何一個途徑的改變都可能使花器官發(fā)育模式發(fā)生改變。

TS2是最早在玉米中克隆的一個與JA合成有關(guān)的影響雄穗性別決定的基因，主要功能是抑制雄花中雌蕊的形成[6]。但TS2基因的序列、表達模式在一些禾本科中變化較大，與單性花的產(chǎn)生缺乏必然的聯(lián)系，因此，Malcomber等[17]認為，TS2除了與黍亞科(Panicoideae) 植物單性花的產(chǎn)生有關(guān)外，可能在其他禾本科植物中還具有其他功能。本研究對包含水稻在內(nèi)一些種屬的T2基因的分子進化分析也發(fā)現(xiàn)，TS2基因的分子進化與植物單性花的產(chǎn)生之間并不存在特定的關(guān)聯(lián)；通過對比單性花代表植物玉米和兩性花代表植物水稻TS2基因的啟動子元件、MeJA處理后TS2基因表達的變化可以看出，OsTS2和玉米TS2基因的表達調(diào)控可能存在差別，結(jié)合OsTS2的RNA-seq數(shù)據(jù)，初步認為OsTS2可能與玉米TS2存在功能歧化，OsTS2更可能參與JA、GA等激素的信號途徑相關(guān)的雄蕊發(fā)育過程。

SDR家族成員眾多，均含有2個保守的基序(Motif)，GxxGxG基序和催化基序YxxxK。催化底物包括糖、乙醇、類固醇及芳香類復(fù)合物。目前TS2類SDR催化的底物尚不清楚，Calderon-Urrea等[16]認為可能是赤霉素或固醇類分子。由于玉米TS2和OsTS2的保守基序相同(均為GASGIG 和YTASK)，這提示它們的催化底物可能是相同的，因此它們功能的差異可能是調(diào)控序列的差異所導致的。

在玉米和水稻TS2基因的啟動子中均存在MeJA的反應(yīng)元件。通過外源噴施MeJA，我們發(fā)現(xiàn)玉米TS2在雄穗中的表達降低不明顯，但OsTS2基因的表達量明顯升高。有研究表明在水稻花藥的發(fā)育過程中，JA、GA可在激素水平上進行調(diào)控并存在一定的拮抗作用[18-20]。水稻OsTS2的啟動子元件中除了存在MeJA的反應(yīng)元件外，還存在GA、乙烯、水楊酸等元件，推測該基因可能由多種激素介導而起重要作用。

[1] 徐乾坤， 任德勇， 李自壯， 等.水稻小穗穎殼發(fā)育的研究進展[J].中國水稻科學，2016，30(1)：99-105.

[2] Bortiri E，Hake S.Flowering and determinacy in maize[J].Journal of Experimental Botany，2007，58(5)：909-916.

[3] Zhang J，Boualem A，Bendahmane A，et al.Genomics of sex determination[J].Current Opinion in Plant Biology，2014，18(1)：110-116.

[4] Li Q，Liu B.Genetic regulation of maize flower development and sex determination[J].Planta，2017，245(1)：1-14.[5] Browse J.Jasmonate：preventing the maize tassel from getting in touch with his feminine side[J].Science Signaling，2009，2(59)：pe9.

[6] Delong A，Calderon-Urrea A，Dellaporta S L.Sex determination geneTASSELSEED2 of maize encodes a short-chain alcohol dehydrogenase required for stage-specific floral organ abortion[J].Cell，1993，74(4)：757-768.

[7] Acosta I F，Laparra H，Romero S P，et al.tasselseed1 is a lipoxygenase affecting jasmonic acid signaling in sex determination of maize[J].Science，2009，323(5911)：262-265.

[8] Simon T，Malcomber，Elizabeth A，et al.Evolution of unisexual flowers in grasses(Poaceae)and the putative sex-determination gene，TASSELSEED2(TS2) [J].New Phytologist，2006，4(170)：885-899.

[9] Lebel-Hardenack S，Ye D，Koutnikova H，et al.Conserved expression of aTASSELSEED2 homolog in the tapetum of the dioeciousSilenelatifoliaandArabidopsisthaliana[J].The Plant Journal ：for Cell and Molecular Biology，1997，12(3)：515-526.

[10] 俞竹青， 朱 駿， 高菊芳， 等.水稻P0491E01基因調(diào)控花藥發(fā)育的功能分析(簡報) [J].分子細胞生物學報，2006，39(5)：467-472.

[11] Cai Q，Yuan Z，Chen M，et al.Jasmonic acid regulates spikelet development in rice[J].Nature Communications，2014，5(5)：3476.

[12] Zhang B，Wu S，Zhang Y，et al.A high Temperature-Dependent mitochondrial lipase EXTRA GLUME1 promotes floral phenotypic robustness against temperature fluctuation in rice (OryzasativaL.) [J].PLOS Genetics，2016，12(7)：e1006152.

[13] Kinney M S,Columbus J T，F(xiàn)riar E A.Molecular evolution of the maize sex-determining geneTASSELSEED2 inBouteloua(Poaceae) [J].Molecular Phylogenetics and Evolution，2003，29(3)：519-528.

[14] 朱 昀， 王 猛， 賈志偉， 等.一種從富含多糖的玉米幼穗中提取RNA的方法[J].植物學通報，2007，24(5)：624-628.

[15] Li D，Blakey C A，Dewald C，et al.Evidence for a common sex determination mechanism for pistil abortion in maize and in its wild relativeTripsacum[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，1997，94(8)：4217-4222.

[16] Calderon-Urrea A C，Dellaporta S L.Cell death and cell protection genes determine the fate of pistils in maize[J].Development，1999，126(3)：435-441.

[17] Malcomber S T，Kellogg E A.Evolution of unisexual flowers in grasses (Poaceae) and the putative sex-determination gene，TASSELSEED2 (TS2)[J].The New Phytologist，2006，170(4)：885-899.

[18] Chen Y，Tan B C.New insight in the Gibberellin biosynthesis and signal transduction[J].Plant Signaling & Behavior，2015，10(5)：e1000140.

[19] Song S，Qi T，Huang H，et al.Regulation of stamen development by coordinated actions of jasmonate，auxin，and gibberellin inArabidopsis[J].Molecular Plant，2013，6(4)：1065-1073.

[20] Song S，Qi T，Wasternack C，et al.Jasmonate signaling and crosstalk with gibberellin and ethylene[J].Current Opinion in Plant Biology，2014，21：112-119.

The Divergent Role of Sex Determination GeneTASSELSEED2 in Rice

GUO Yingying1，HOU Zhipeng1，ZHONG Ming1，CHEN Lijing1，MA Hui1，ZHANG Li1，XU Zhengjin2，LI Haoge1

(1.Bioscience and Technology College，Shenyang Agricultural University，Key Laboratory of Agricultural Biotechnology of Liaoning Province，Shenyang 110866，China；2.Key Laboratory of Northeast Rice Biology and Breeding，Ministry of Agriculture，Shenyang 110866，China)

The development of floral organs is crucial for the production of crops，in which the formation of unisexual flowers by sex-determination is one of the important theoretic issues.TheTASSELSEED2 gene is a JA-synthesis gene which regulates the formation of staminate flower in maize.Previous studies showed thatTS2 genes of grasses might adopt new or divergent functions during evolution.In order to get insights into the divergent role ofTS2，compared the protein structure of rice TS2 with maize TS2 by bioinformatic tools.The results showed thatOsTS2 encodes a typical SDR protein which contains a conserved GASGIG motif and YTASK motif.The substrate catalyzed by OsTS2 protein was also predicted to be similar with that by maize TS2 protein.Further examined the expression pattens ofOsTS2 and maizeTS2 in different tissues.RNA-seq data showed thatOsTS2 mainly expressed in the inflorescence of rice.In accord with JA and other hormone regulatory elements found in the promoter ofOsTS2，the increased expression ofOsTS2 was obviously observed by qPCR in MeJA-treated rice.Whereas，the expression of maizeTS2 was mainly detected in 8-leaf stage of maize rather than in inflorescence，and its expression was not affected by exogenous methyl jasmonate.Taken together，these results provide a clue thatOsTS2 might recruit a divergent role during evolution.

Rice； Maize；TS2； Methyl jasmonate

2017-03-29

國家自然科學基金項目(31071422)

郭盈盈(1994-)，女，河南商丘人，主要從事生物技術(shù)研究。

李浩戈(1972-)，女，遼寧沈陽人，副教授，博士，主要從事植物發(fā)育與功能基因組研究。

Q786

A

1000-7091(2017)03-0007-06

10.7668/hbnxb.2017.03.002