生菜LsFT和LsSOC1基因的克隆及功能分析
发布时间：2020-09-18 18:53
生菜(Lactuca sativa L.)是菊科莴苣属一年或二年生草本作物,是广大消费者喜爱的一种重要的叶类蔬菜之一。生菜性喜冷凉,高温易导致抽薹开花、商品价值降低。挖掘生菜抽薹开花的重要基因,探究生菜抽薹开花的调控网络,对解决夏季生菜生产栽培问题有重要意义。因此,本课题从分子机制方面展开生菜开花机制的研究,通过分子生物学、转录组学、遗传学、生物化学等方法,从对高温响应、基因沉默、蛋白互作和下游靶基因的筛选验证等角度,揭示开花基因LsFT和LsSOC1的生物学功能和分子机制。主要研究结果如下:1.FT基因在植物开花中发挥重要作用,在生菜不同器官的Real-TimePCR结果显示生菜LsFT基因在成熟的叶片中表达量最高。LsFT基因在抽薹开花时间不同的生菜品种中的表达量与抽薹开花天数呈负相关。LsFT异位表达在拟南芥ft-2突变体中可以恢复其晚开花的表型,说明LsFT的功能与拟南芥AtFT的功能保守。LsFT-RNAi转基因株系表现出生菜抽薹开花延迟的表型,说明LsFT促进抽薹开花。2.获取生菜S39品种的4个关键时期的顶端分生组织细胞并进行转录组分析,发现了关键开花因子LsSOC1,其在成花转变不同时期基因表达量有明显变化。推测LsSOC1影响生菜的成花转变过程。3.生菜不同器官的Real-Time PCR结果显示LsSOC1在头状花序中表达量最高,亚细胞定位显示其定位于细胞核中。原位杂交结果显示LsSOC1在顶端分生组织和头状花序的花原基里表达。4.LsSOC1异位表达在拟南芥col野生型中可以促进拟南芥提前开花,异位表达在拟南芥socl-2突变体中可以恢复其晚开花的表型。LsSOC1-RNAi转基因株系表现出生菜抽薹延迟的表型,说明LsSOC1促进抽薹开花。对转基因植株进行热激处理,发现其对热响应不敏感,推测LsSOC1响应高温促进开花。5.酵母双杂、双分子荧光互补试验和Pull down试验显示LsSOC1可以和自身形成同源二聚体,还可以与LsAGL6、LsAGL24形成复合体共同调控开花。酵母单杂和EMSA试验显示上游LsHsfA1e和LsHsfA4c蛋白结合到LsSOC1启动子上的热激元件HSE1和HSE2,GUS/LUC活性试验表明LsHsfA1e和LsHsfA4c结合到LsSOC1启动子HSE1和HSE2区促进其转录。进一步揭示了热激之后通过热激转录因子调控LsSOC1基因进而影响生菜抽薹的机理。综上所述,研究结果验证了开花基因LsFT和LsSOC1的功能,初步揭示了生菜抽薹开花的分子作用机理,有利于抑制生菜高温抽薹开花,有助于夏季生菜生产顺利进行。
【学位单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S636.2
【部分图文】：
春化过程是指植物经过一段时间的低温才能促进开花的过程，春化过程对植物从营养生长到逡逑生殖生长的转变起重要作用。在拟南芥中，一年生的越冬生态型对春化处理有反应，／呢Ｇ／ＺＸ４逡逑和是两个重要的调控春化途径的基因（图１－１）。仰／基因促进ＦｉＣ逡逑转录并且与ＦｉＣ基因具有协同作用。研究显示在Ｆｉ？／含量高的植物中，含量通常很高，表逡逑现出开花延迟的表型。在缺失的植物中，凡Ｃ含量通常很低，表现出提前开花的表型（Ｊｏｈａｎｓｏｎ逡逑ｅｔａｌ．，２０００）。当春化型植物要进行春化时，凡Ｃ的表达量彳艮高，开花基因逡逑0ＦＴ）和逦ＯＦ逦QRＥＳＳ／ＣＷ邋ＯＦ邋ＣＯＭＳＺ４Ａ／Ｓ０ＳＯＣ７）的表达量被抑制，从而抑制逡逑开花（Ｍｉｃｈａｅｌｓ邋ａｎｄ邋Ａｍａｓｉｎｏ，邋１９９９）。当植物经历过春化处理时，凡S8的表达量下降，从而植物开逡逑花，而凡Ｃ的表达量下降与ＦＺＣ位点的染色质甲基化有关，经过一段时间的低温，组蛋白Ｈ３Ｋ９逡逑和Ｈ３Ｋ１３的甲基化增加从而抑制凡Ｃ的表达
Ｆｉｇｕｒｅｌ－３邋Ｔｈｅ邋ｎｅｔｗｏｒｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋５０Ｃ／邋ｇｅｎｅ邋ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ邋ｍｕｌｔｉｐｌｅ逡逑ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ邋ｓｉｇｎａｌｓ邋（Ｌｅｅ邋ａｎｄ邋Ｌｅｅ，邋２０１０）逡逑■ＳＯＣ／ｍＲＮＡ在成花转变之前的拟南芥茎顶端表达量低，如图１－４的原位杂交所示，长日照逡逑处理丨８ｈ后，＊ＷＣ７在顶端分生组织和叶原基中开始表达，紧接的４２ｈ内犯Ｃ７的转录水平增加。逡逑之后，ＳＯＣ７在顶端分生组织和花序的原形成层束表达，ＳＯＣ７在刚刚分化的花组织中没有表达，逡逑而在后期的花组织的中央有表达，ＳＯＣ７参与花器官的形成（Ｂｏｎｉｅｒ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０００）。ＳＯＣ７在顶端分逡逑生组织中与互作直接调控花组织特性基因Ｍ／Ｖ〉（Ｌｅｅ邋ｅｔ邋ａｌ．，２００８）。逡逑当ｉ／ｙ和开始表达，顶端分生组织的间叶原基开始按照ＡＢＣ模型进行花发育。逡逑ＳＯＣ７在不同的被子植物中的功能各异，参与调控不同的发育阶段，例如调控开花时间、分逡逑生组织特性、花器官发育和果实的发育。ＭＡＤＳ－ｂｏｘ家族基因经历了基因复制和基因进化，逡逑基因经历了功能的进化（Ｔｈｅｉｓｓｅｎ邋ｅｔ邋ａｌ．
末端NBｓｃ邋Ｉ位点、３＇末端Ｉ位点、５＇末端位点和３＇末端办ｅ邋Ｉ位点将特异片段正反向逡逑插入１００８载体上，测序正确后转到Ｃ５８农杆菌中。生菜遗传转化培养基及配方见表２－１，遗传转逡逑化步骤如下（图２－１）：逡逑（１）
本文编号：2822038
【学位单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S636.2
【部分图文】：
春化过程是指植物经过一段时间的低温才能促进开花的过程，春化过程对植物从营养生长到逡逑生殖生长的转变起重要作用。在拟南芥中，一年生的越冬生态型对春化处理有反应，／呢Ｇ／ＺＸ４逡逑和是两个重要的调控春化途径的基因（图１－１）。仰／基因促进ＦｉＣ逡逑转录并且与ＦｉＣ基因具有协同作用。研究显示在Ｆｉ？／含量高的植物中，含量通常很高，表逡逑现出开花延迟的表型。在缺失的植物中，凡Ｃ含量通常很低，表现出提前开花的表型（Ｊｏｈａｎｓｏｎ逡逑ｅｔａｌ．，２０００）。当春化型植物要进行春化时，凡Ｃ的表达量彳艮高，开花基因逡逑0ＦＴ）和逦ＯＦ逦QRＥＳＳ／ＣＷ邋ＯＦ邋ＣＯＭＳＺ４Ａ／Ｓ０ＳＯＣ７）的表达量被抑制，从而抑制逡逑开花（Ｍｉｃｈａｅｌｓ邋ａｎｄ邋Ａｍａｓｉｎｏ，邋１９９９）。当植物经历过春化处理时，凡S8的表达量下降，从而植物开逡逑花，而凡Ｃ的表达量下降与ＦＺＣ位点的染色质甲基化有关，经过一段时间的低温，组蛋白Ｈ３Ｋ９逡逑和Ｈ３Ｋ１３的甲基化增加从而抑制凡Ｃ的表达
Ｆｉｇｕｒｅｌ－３邋Ｔｈｅ邋ｎｅｔｗｏｒｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋５０Ｃ／邋ｇｅｎｅ邋ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ邋ｍｕｌｔｉｐｌｅ逡逑ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ邋ｓｉｇｎａｌｓ邋（Ｌｅｅ邋ａｎｄ邋Ｌｅｅ，邋２０１０）逡逑■ＳＯＣ／ｍＲＮＡ在成花转变之前的拟南芥茎顶端表达量低，如图１－４的原位杂交所示，长日照逡逑处理丨８ｈ后，＊ＷＣ７在顶端分生组织和叶原基中开始表达，紧接的４２ｈ内犯Ｃ７的转录水平增加。逡逑之后，ＳＯＣ７在顶端分生组织和花序的原形成层束表达，ＳＯＣ７在刚刚分化的花组织中没有表达，逡逑而在后期的花组织的中央有表达，ＳＯＣ７参与花器官的形成（Ｂｏｎｉｅｒ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０００）。ＳＯＣ７在顶端分逡逑生组织中与互作直接调控花组织特性基因Ｍ／Ｖ〉（Ｌｅｅ邋ｅｔ邋ａｌ．，２００８）。逡逑当ｉ／ｙ和开始表达，顶端分生组织的间叶原基开始按照ＡＢＣ模型进行花发育。逡逑ＳＯＣ７在不同的被子植物中的功能各异，参与调控不同的发育阶段，例如调控开花时间、分逡逑生组织特性、花器官发育和果实的发育。ＭＡＤＳ－ｂｏｘ家族基因经历了基因复制和基因进化，逡逑基因经历了功能的进化（Ｔｈｅｉｓｓｅｎ邋ｅｔ邋ａｌ．
末端NBｓｃ邋Ｉ位点、３＇末端Ｉ位点、５＇末端位点和３＇末端办ｅ邋Ｉ位点将特异片段正反向逡逑插入１００８载体上，测序正确后转到Ｃ５８农杆菌中。生菜遗传转化培养基及配方见表２－１，遗传转逡逑化步骤如下（图２－１）：逡逑（１）
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 刘菲菲;李慧玉;王姗;刘桂丰;;白桦BpSOC1基因的克隆及时序表达分析[J];东北林业大学学报;2011年04期
2 杨光;曹雪;房经贵;黄振喜;陶建敏;王晨;;葡萄花发育基因的亚细胞定位和表达分析[J];中国农业科学;2011年03期
本文编号：2822038
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