菊花花发育早期相关基因的挖掘与功能浅析
菊花花发育早期相关基因的挖掘与功能浅析
【摘要】： 菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat)为菊科菊属的多年生宿根草本植物,在全球花卉市场占重要地位。菊花栽培品种大多遗传背景复杂,其头状花序及花的结构与模式植物拟南芥明显不同。挖掘菊花花发育早期相关基因并进行功能研究,对菊花花发育分子调控网络研究和分子育种等具有重要意义。本研究以菊花“Jinba”为材料,基于序列同源性克隆花发育相关基因并进行表达模式和遗传转化分析,同时通过miRNA测序筛选鉴定花发育早期相关miRNA。主要研究结果如下:1.从菊花“Jinba”中克隆得到CmAP2基因的5种转录本,均构建了相应的植物表达载体。CmAP2编码的蛋白质除CmAP2.1具有两个完整的AP2结构域外,其他蛋白亚型均被提前截断,导致只含一个或不含完整的AP2结构域。CmAP2.1编码区全长1392 bp,编码一条含有463个氨基酸残基的蛋白质序列。RT-qPCR结果表明CmAP2.1和CmAP2.2是菊花不同组织中主要积累的转录本类型。将5种p35S::CmAP2分别转化拟南芥Ler野生型,均未见明显花发育相关表型,而转入拟南芥ag-11 ap2-43突变体的回复试验仍在筛选和鉴定表型中。2.从菊花“Jinba”中克隆得到CmKNU基因,其编码区全长552 bp,编码的蛋白质含有183个氨基酸残基。在花芽不同分化阶段中,CmKNU的表达量随花发育进程呈上升趋势,在舌状花花瓣中表达量也较高。构建了p35S::CmKNU植物表达载体,并获得了p35S::CmKNU/knu-1回复株系,初步结果显示CmKNU能回复knu-1的突变表型。3.RT-qPCR结果表明CmAGL1和CmAGL2在舌状花雌蕊中的表达水平均较高,而在花序分化时期的表达量随花芽不断分化呈上升趋势。p35S::CmAGL1/Ler过表达T1代株系具有严重程度不同的表型:叶片卷曲、早花且植株矮小,同时导致花瓣和雄蕊花丝发育延迟、花序整体变小。同时获得了p35S::CmAGL1/ag-10和p35S::CmAGL1/ag-11回复株系,同样具有不同程度的叶片卷曲的表型,其他花器官发育相关表型还有待进一步观察分析。将p35S::CmAGL1转化至菊花材料中,获得了菊花转基因材料,其表型还有待进一步观察。4.miRNA测序分析共获得了 797个miRNAs,含9个已知miRNAs和788个新预测的miRNAs,其中有658个miRNAs共预测到6678个靶基因。在菊花花序分化阶段共筛选出26个表达量逐渐上调的miRNAs、10个表达量逐渐下调的miRNAs,同时筛选出相对于Bud-X2表达量上调2倍的3个miRNAs或下调至0.5倍以下的17个miRNAs。挑选了 6个差异表达miRNAs进行RT-qPCR验证,部分miRNAs在不同组织中表达量与miRNA测序结果差异较大,可能是由于测序数据比对与分析采用的参考基因组为菊花脑所导致。克隆了 novel_miR_144的3种前体,多序列比对发现novel_miR_144-5p的5'端第2-8位在不同序列中是保守的,还构建了p35S::novel_miR 144植物表达载体,将用于后续的转化研究。
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2022
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