悬铃木CO
【摘要】： 植物的开花调控和休眠调控在信号通路传递方面共用了部分调控元件,基于其共性的研究将是未来的发展趋势。FT及其同源基因已经被证实在植物的成花诱导和周年生长调控中起到同样重要的作用,FT调控通路在成花诱导方面的分子机制研究已经深入开展,但在休眠调控方面的研究仍较为匮乏。而目前对于悬铃木休眠调控的研究也仅仅停留在不同生理指标测定方面,有关分子调控机理的研究还未见有报道。因此,对于该通路中被共用元件的研究将有助于进一步揭示悬铃木成花转换的分子途径,缩短培育无果悬铃木的进程,同时为多年生落叶植物的休眠调控理论提供新的证据,研究成果有望指导分子育种策略应用于悬铃木等多年生观赏植物的周年生长节律调控,大大提高其园林应用价值。在拟南芥调控通路中位于FT基因直接上游的转录因子是CO,因此我们就将CO,COL家族在悬铃木中的同源基因作为研究对象。主要的研究结果如下:1.从不同休眠阶段(休眠诱导期、休眠期和萌芽期)的柄下芽转录组数据库中筛选出所有差异表达的PaCO-Like序列,进一步比对后对其中的9个进行了克隆,根据序列比对及系统进化分析的结果,将其命名为PaCOL5-1,PaCOL5-2,PaCOL13-1,PaCOL13-2,PaCOL14-1,PaCOL14-2,PaCOL16-1,PaCOL16-2,PaCOL16-3。2.通过环境因子调控实验及不同休眠阶段柄下芽、不同花芽分化时期的花芽中的表达模式分析,探究了所克隆的9个基因以及课题组前期克隆的2个PaCO-Like在表达水平上与开花和休眠调控的相关性,结果表明PaCOL13-1与PaFT在休眠的不同阶段以及花芽分化不同时期具有非常一致的表达趋势,同时结合模式植物中已有的相关报道,推测其可能是PaFT的上游调控因子;PaCOL16基因能够响应低温诱导,其中PaCOL16-3的表达量在花芽未分化到逐渐开始分化过程中不断下降,推测其可能对花芽分化起到抑制作用。因此将PaCOL13、PaCOL16作为重点基因进行后续研究,PaCOL5在休眠的不同阶段表达量有规律性变化,但与PaFT的表达趋势并无联系,有可能未参与到悬铃木PaFT调控通路中,PaCOL14的表达无规律,因此都不再深入研究。3.通过分析PaCOL13、PaCOL16在不同器官中的表达量,发现这两类基因主要在2片真叶期悬铃木的子叶和真叶中表达,在10片真叶期和成年植株的叶片和茎中表达。昼夜节律分析表明,长日照条件下,PaCOL13-1、PaCOL13-2和PaCOL16-1具有明显的节律性,光照开始时表达量上升,分别在光照后12h、16h和16h达到峰值,随后进入黑暗环境表达量开始下降,黑暗结束时表达水平达到最低值;PaCOL16-2和PaCOL16-3表达无明显规律。短日照条件下均没有规律。4.构建超量表达载体转化模式植物烟草,对阳性植株进行表型鉴定,结果表明35S:PaCOL13-2,35S:PaCOL16-2超量表达植株出现晚花表型,35S:PaCOL13-1超量表达植株分枝明显增多,35S:PaCOL16-1超量表达植株中有2棵出现白花性状。之后,我们又克隆了这5个基因的启动子序列进行顺式作用元件分析,分别获得的长度为2823bp pPaCOL13-1,1905bp pPaCOL13-2,1609bp pPaCOL16-1,2231bp pPaCOL16-2和2417bp pPaCOL16-3,其中包括核心启动子元件TATA-box和CAAT-box及大量的低温、光照、昼夜节律、激素等响应元件。另外,分别构建了酵母单杂交载体,分析这5个基因与PaFT的互作关系,结果表明,这5个基因均不与PaFT的启动子片段直接互作。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
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