黄瓜CsLFY和CsTFL1基因调控顶端分生组织的分子机理研究
发布时间：2020-05-17 18:52
【摘要】：黄瓜是一种重要的蔬菜作物,具有两种不同类型的生长习性:无限生长型和有限生长型。栽培黄瓜大多是无限生长型,生长周期长,产量高;而有限生长型黄瓜便于机械采收,节省人力。黄瓜的叶片来源于顶端分生组织,叶腋处产生单性花(包括雌花和雄花),其中雌花发育成果实。顶端分生组织的维持与否直接决定黄瓜的无限或有限生长习性。拟南芥开花整合基因LFY及其同源基因在促进花发育、调节开花时间以及控制分枝发育方面具有重要作用。此外,前期研究表明黄瓜的有限生长习性是由一个隐性单基因控制,在黄瓜自交系G421(Gy7)中,有限生长习性由第六号染色体的de位点控制。本论文通过同源克隆得到了黄瓜CsLFY基因,并通过图位克隆发现de位点是由CsTFL1基因的一个非同义突变导致。借助分子生物学、发育生物学以及生物化学等技术手段研究了黄瓜CsLFY和CsTFL基因的生物学功能。主要获得以下研究结果:1、CsLFY基因在顶端分生组织、花分生组织和花器官原基中表达,异位表达CsLFY基因能够恢复拟南芥lfy-5突变体花发育缺陷的表型。2、黄瓜CsLFY-RNAi干扰株系中CsWUS和CsLFY潜在靶基因(CsAP3、CUM1)表达水平显著下降,顶端分生组织发育缺陷,叶片起始提前终止。3、生化分析表明黄瓜CsLFY蛋白能够与CsWUS蛋白直接互作。4、黄瓜CsTFL1基因在顶端分生组织和侧生分生组织中心区以及嫩茎中表达。异位表达黄瓜CsTFL1基因能够延迟拟南芥的开花时间并恢复拟南芥tfl1-11突变体顶生花的表型。5、CsTFL1-RNAi干扰株系以及点突变材料3579导致黄瓜花打顶现象,从而转变为有限生长型植株。6、在黄瓜上,尽管CsFD蛋白能够结合CsFT和两个14-3-3蛋白,但CsTFL1并不能与CsFD和14-3-3蛋白互作。综上所述,黄瓜CsLFY通过与CsWUS互作调控黄瓜顶端分生组织维持,并通过激活CsAP3和CUM1基因来促进黄瓜花的发育,揭示了开花整合基因CsLFY在黄瓜顶端分生组织维持和花发育过程中的生物学功能和调控机制。此外,黄瓜CsTFL1基因在调控花打顶及有限生长习性方面既存在功能保守性,又存在工作模式的特殊性,解析了CsTFL 调控黄瓜花打顶及有限生长习性方面的功能及其作用方式。研究结果为满足不同生产体系需求的黄瓜株型育种提供理论依据和基因资源。
【图文】：
植物的整个生命周期可分为不同的发育阶段。以拟南芥为例，营养生长阶段的ＳＡＭ两翼不逡逑断地产生莲座叶，经过多种环境及内源信号诱导后，ＳＡＭ将会转变为花序分生组织（ＩＭ）邋，，邋ＩＭ逡逑首先产生几个茎生叶，随后从ＩＭ边缘处产生花分生组织（ＦＭ）并最终发育成完全花［５＿７】（图１－１逡逑Ｂ－Ｃ）。因此，ＦＭ的出现作为营养生长阶段到生殖生长阶段转变的标志。逡逑Ａ逦ｓｔｅｍ逦Ｃ逦ｃ逡逑ｃｅｌｌｓ逦ｖｆ逦Ｖ逡逑－、ｔｅ８，邋＜逡逑图１－１拟南芥顶端分生组织维持模式图逡逑（Ａ）由Ｗ仍和ＣＬＫ基因组成的顶端分生组织维持反馈调节环。（Ｂ）拟南芥花序分生组织的扫描电镜图。１、２逡逑和４代表花分生组织的不同发育阶段。（Ｃ）野生型拟南芥植株结构示意图。依次产生三种不同的结构单位：莲逡逑座叶、具有苞片的花序、无苞片的花。（Ｃ’）拟南芥的完全花。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｓｈｏｏｔ邋ｍｅｒｉｓｔｅｍ邋ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ邋＼ｎ邋Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ逡逑（Ａ）邋Ａ邋ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ邋ｆｅｅｄｂａｃｋ邋ｌｏｏｐ邋ｃｏｎｓｉｓｔｓ邋ｏｆ邋ＷＵＳ邋ａｎｄ邋ＣＬＶ邋ｇｅｎｅｓ．邋（Ｂ）邋Ｓｃａｎｎｉｎｇ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋ａｎ邋Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ逡逑ｉｎｆｌｏｒｅｓｃｅｎｃｅ邋ｍｅｒｉｓｔｅｍ．邋Ｔｈｅ邋ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ邋ｓｔａｇｅｓ邋ｏｆ邋ｅｍｅｒｇｉｎｇ邋ＦＭｓ邋ａｒｅ邋ｉｎｄｉｃａｔｅｄ邋ａｓ邋１
ＬＦｒ是一个植物特异转录因子，在花发育过程中起着非常重要的作用，ｉｆｆ基因突变后将逡逑会导致正常的花转变成花序结构［２７，２８］。在拟南芥中，基因均匀地分布在花分生组织以及花器逡逑官原基上，但在花序分生组织以及顶端分生组织中并无表达［２５，２９’３（１１（图１－３八－１３）。１７＾基因通过逡逑直接结合到必NB尸３」和等花器官特性基因的调节区来决定花分生逡逑组织的命运［３１］。ＪＰｉ基因被ＬｉＴ基因激活后首先在整个花原基中都有表达，随后受到ＪＧ基因在逡逑内部两轮花器官（雄蕊和心皮）中的抑制而在[缙突ò暝刑匾毂泶铮簦玻玻澹常病常常荩ㄍ迹保冲澹茫ｅ义希蹋疲偻ü耄疲猓铮鞍祝眨危眨樱眨粒体澹疲蹋希遥粒体澹希遥牵粒危渝澹ǎ眨疲希┗プ骷せ罨蛟诨ò旰托廴镌义匣斜泶铮眨疲鲜牵樱茫棋澹ǎ樱耄穑欤悖酰欤欤椋睿疲猓铮澹穑颍铮簦澹椋睿┓核亓用父春咸宓闹匾槌刹糠郑穑础常担ㄍ煎义希保冲澹茫４送猓蹋疲偻ü耄祝眨踊蛐饔美醇せ睿谆蛟谛廴锖托钠ぴ斜泶铮ㄍ迹保冲义希模
本文编号：2669015
【图文】：
植物的整个生命周期可分为不同的发育阶段。以拟南芥为例，营养生长阶段的ＳＡＭ两翼不逡逑断地产生莲座叶，经过多种环境及内源信号诱导后，ＳＡＭ将会转变为花序分生组织（ＩＭ）邋，，邋ＩＭ逡逑首先产生几个茎生叶，随后从ＩＭ边缘处产生花分生组织（ＦＭ）并最终发育成完全花［５＿７】（图１－１逡逑Ｂ－Ｃ）。因此，ＦＭ的出现作为营养生长阶段到生殖生长阶段转变的标志。逡逑Ａ逦ｓｔｅｍ逦Ｃ逦ｃ逡逑ｃｅｌｌｓ逦ｖｆ逦Ｖ逡逑－、ｔｅ８，邋＜逡逑图１－１拟南芥顶端分生组织维持模式图逡逑（Ａ）由Ｗ仍和ＣＬＫ基因组成的顶端分生组织维持反馈调节环。（Ｂ）拟南芥花序分生组织的扫描电镜图。１、２逡逑和４代表花分生组织的不同发育阶段。（Ｃ）野生型拟南芥植株结构示意图。依次产生三种不同的结构单位：莲逡逑座叶、具有苞片的花序、无苞片的花。（Ｃ’）拟南芥的完全花。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｓｈｏｏｔ邋ｍｅｒｉｓｔｅｍ邋ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ邋＼ｎ邋Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ逡逑（Ａ）邋Ａ邋ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ邋ｆｅｅｄｂａｃｋ邋ｌｏｏｐ邋ｃｏｎｓｉｓｔｓ邋ｏｆ邋ＷＵＳ邋ａｎｄ邋ＣＬＶ邋ｇｅｎｅｓ．邋（Ｂ）邋Ｓｃａｎｎｉｎｇ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ邋ｏｆ邋ａｎ邋Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ逡逑ｉｎｆｌｏｒｅｓｃｅｎｃｅ邋ｍｅｒｉｓｔｅｍ．邋Ｔｈｅ邋ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ邋ｓｔａｇｅｓ邋ｏｆ邋ｅｍｅｒｇｉｎｇ邋ＦＭｓ邋ａｒｅ邋ｉｎｄｉｃａｔｅｄ邋ａｓ邋１
ＬＦｒ是一个植物特异转录因子，在花发育过程中起着非常重要的作用，ｉｆｆ基因突变后将逡逑会导致正常的花转变成花序结构［２７，２８］。在拟南芥中，基因均匀地分布在花分生组织以及花器逡逑官原基上，但在花序分生组织以及顶端分生组织中并无表达［２５，２９’３（１１（图１－３八－１３）。１７＾基因通过逡逑直接结合到必NB尸３」和等花器官特性基因的调节区来决定花分生逡逑组织的命运［３１］。ＪＰｉ基因被ＬｉＴ基因激活后首先在整个花原基中都有表达，随后受到ＪＧ基因在逡逑内部两轮花器官（雄蕊和心皮）中的抑制而在[缙突ò暝刑匾毂泶铮簦玻玻澹常病常常荩ㄍ迹保冲澹茫ｅ义希蹋疲偻ü耄疲猓铮鞍祝眨危眨樱眨粒体澹疲蹋希遥粒体澹希遥牵粒危渝澹ǎ眨疲希┗プ骷せ罨蛟诨ò旰托廴镌义匣斜泶铮眨疲鲜牵樱茫棋澹ǎ樱耄穑欤悖酰欤欤椋睿疲猓铮澹穑颍铮簦澹椋睿┓核亓用父春咸宓闹匾槌刹糠郑穑础常担ㄍ煎义希保冲澹茫４送猓蹋疲偻ü耄祝眨踊蛐饔美醇せ睿谆蛟谛廴锖托钠ぴ斜泶铮ㄍ迹保冲义希模
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