四季桂成花基因OfFT、OfSOC1、OfAP1克隆及其功能研究

发布时间：2020-06-13 15:57

【摘要】：桂花(Osmanthus fragrans)是木犀科(Oleaceae)木犀属常绿灌木或乔木,根据花期可分为秋桂与四季桂。四季桂可多季节成花,其中秋季开花花量大而集中,呈聚伞花序且无总梗,而其他季节花呈圆锥花序,并且有花序总梗。本研究以四季桂品种‘佛顶珠’和秋桂品种‘堰虹桂’为实验材料,采用PCR和RACE技术对桂花中的成花基因FT、SOC1和AP1进行克隆,采用实时荧光定量PCR技术对成花整合基因进行表达分析,并对关键整合因子FT和SOC1进行拟南芥转化实验验证功能。主要获得以下结果:(1)桂花成花基因的克隆与序列分析:克隆得到OfFT、OfSOC1A、OfSOC1B、OfAP1 cDNA序列,其在‘堰虹桂’和‘佛顶珠’中序列一致,其ORF长度分别为525 bp、657 bp、651 bp和720 bp;克隆得到OfFT DNA含有4个外显子和3个内含子,‘堰虹桂’中序列长度为2034 bp,‘佛顶珠’中序列长度为2041 bp;Race克隆发现OfFT在‘堰虹桂’和‘佛顶珠’中均存在两种转录后调控,分别为同时缺失第三四外显子和单独缺失第四外显子。(2)桂花成花基因的表达分析:通过洋葱表皮亚细胞定位技术发现,OfFT在细胞膜上表达,OfAP1在细胞核和细胞膜上表达,OfSOC1A和OfSOC1B在细胞核上表达;对OfFT、OfSOC1和OfAP1进行组织器官表达分析,发现其均在花芽中显著表达,而在根和茎等营养器官中表达微弱;对秋、冬两季‘佛顶珠’成花不同时期的成花基因进行表达分析,发现OfFT及其同源基因OfTFL1在四季桂秋冬两季具有不同的表达模式,而OfSOC1和OfAP1基因的表达模式基本相同,这或许是造成四季桂不同季节成花机制不同的因素之一。(3)桂花关键成花基因的功能验证:对OfFT、OfSOC1A和OfSOC1B转化拟南芥,转基因株系相较于野生型出现花期提前的特征,进一步表明桂花OfFT、OfSOC1A和OfSOC1B基因均具有促进开花的功能。本研究结果为进一步探究桂花的成花原理以及四季桂多季节成花的分子机制奠定基础,同时为人工调控桂花开花技术提供指导。
【图文】：

技术路线图,技术路线,桂花,四季桂

桂花产生了许多变异，有丰富的品种资源。根据花期，可将四季桂，秋桂一年内仅秋季开花，花期一个星期左右，四季桂一年，花期长达数月。分化是桂花成花过程中最关键的阶段，同时也是一个复杂的形态建室前期对秋桂和四季桂花芽分化过程进行形态学上的观察，发现四秋桂的花芽分化过程相似，分化历时 2-3 个月，分化后需要低温才形成聚伞花序，无总梗，花粉发育正常。而其他季节的成花在分化快，通常 1 个月即可完成分化，分化后可立即开花，形成的花序均，且具有总梗，总梗有伸长与未伸长之分，花粉均败育。此结果表桂存在不同的成花机制。究对桂花中的重要成花基因 FT、SOC1 和 AP1 进行克隆、表达分证，希望找到与桂花成花相关的环境或内源因素；通过比较四季桂因的序列及其表达的差异，为进一步探究桂花的成花原理以及四季的分子机制奠定基础，同时为人工调控桂花开花技术提供指导。

桂花,cDNA克隆,油橄榄

其与油橄榄（Olea europaea）、枣树（Ziziphus jujuba）、贝壳杉（Shccariana）等物种中的 FT 基因同源性达到 80%以上，确定为 FT 的同源基其命名为 OfFT，其中编码区长度为 525 bp，，起始密码子为 ATG，终止密码 TAG，编码 174 个氨基酸。克隆得到 OfSOC1 基因 2 条，两条序列相似性为 64.96%，通过 NCBI BL线比对分析，其均与油橄榄、烟草（Nicotiana tabacum）、枣树等物种中的 S因高达 90%以上的相似性，将其命名为 OfSOC1A 和 OfSOC1B。其中编码区分别为 657 bp 和 654 bp，起始密码子均为 ATG，终止密码子均为 TGA，分码 218 和 217 个氨基酸。克隆得到 AP1 基因 1 条，其 cDNA 全长 720 bp，通过 NCBI BLAST 在线分析，其与油橄榄、芝麻（Sesamum indicum）、欧丁香（Syringa vulgaris种中的 AP1/CAL 基因同源性达到 80%以上，将其命名为 OfAP1，其中编码度为 720 bp，起始密码子为 ATG，终止密码子为 TGA，编码 239 个氨基酸
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S685.13

【参考文献】