梅花DAM与CBF基因在花芽休眠中的功能分析

发布时间：2020-06-25 02:33

【摘要】：梅花(Prunus wume sieb.Et Zucc.)花期早,能在较低温度下开放。这主要与冷响应程序、花芽休眠调控等相关。而CBF基因和DAM基因分别是响应低温和休眠的关键基因。目前关于梅花DAM与CBF基因在花芽休眠中的分子调控机制尚不明确,尤其是DAM与CBF的蛋白互作研究尚未见报道。本研究为了探讨梅花DAM与CBF基因在花芽休眠中的功能,以梅花'三轮玉碟'花芽为材料,克隆了 6个PmDAMs和6个PmCBFs;围绕着梅花DAM与CBF基因可能存在的相互关系,采用实时荧光定量、亚细胞定位、酵母双杂交、双分子荧光互补(BiFC)、双荧光素酶检测和酵母单杂交等技术,开展了梅花DAM与CBF基因的表达模式、蛋白互作模式和基因调控模式等研究。本研究主要结果如下:(1)克隆与鉴定了梅花的6个DAM基因和6个CBF基因。梅花PmDAMs和PmCBFs在不同植物器官(花芽、叶芽、花、叶、果实、种子和茎)的周年生长过程中均有表达。PmDAMs存在两个进化枝,分别为PmDAM01-03和PmDAM04-06。同一进化枝上的PmDAMs具有相似的表达模式。基因表达模式分析表明,PmDAMs和PmCBFs可能在梅花花芽分化、休眠及休眠解除过程中起作用。在梅花花芽、叶芽和茎的休眠过程中,PmDAMs和PmCBFs具有相似的表达规律,表明梅花DAM与CBF基因可能存在相互关系。(2)酵母双杂交与BiFC的试验结果表明,PmDAM01和PmDAM06可以形成同源二聚体;而PmDAM01、PmDAM02、PmDAM05和PmDAM06之间可以相互形成异源二聚体,PmDAM03仅可以与PmDAM06形成异源二聚体;PmCBF1可以与PmDAM01、PmDAM02、PmDAM06 形成异源二聚体:PmCBF5 也可以与 PmDAM01、PmDAM06形成异源二聚体。BiFC试验结果表明,PmCBF4自身可以形成同源二聚体;PmCBF1与PmCBF6可以形成异源二聚体。在梅花中,PmDAMs、PmCBFs之间存在蛋白互作关系。梅花PmDAMs、PmCBFs蛋白不仅可以以单一蛋白的形式,也可以通过形成蛋白复合物的形式参与不同植物器官生长发育过程。(3)双荧光素酶检测与酵母单杂交的试验结果表明,梅花PmCBFs转录因子与PmDAM06上游启动子存在作用关系。PmCBFs可以结合到PmDAM06启动子序列上的4个CBF结合位点上。其中,PmCBF1可以与4个CBF结合位点相结合,PmCBF3可以结合到结合位点M2或M3上,PmCBF4可以结合到结合位点M1和M4上,而PmCBF2、PmCBF5和PmCBF6不能与这4个CBF结合位点相结合。在表达模式、蛋白互作模式和基因调控模式等分析基础上,本研究提出了梅花DAM与CBF基因在花芽休眠过程中的分子调控模型。本研究在基因克隆、表达模式、蛋白互作模式和调控模式分析的基础上,探讨梅花DAM与CBF基因在花芽休眠中的功能,并提出了梅花DAM和CBF基因在花芽休眠中的分子调控模型,为今后进一步揭示梅花花期调控机制奠定了基础。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S685.17
【图文】：

ｍｉＲ６３９０以转录本为目标靶基因，将其降解，进而促进ＰｐＦ７７的表达。／＞Ｃ５Ｆ、逡逑与ｍｉＲ６３９０之间的相互作用对调节内休眠起到了至关重要的作用。逡逑Ｎｉｕ等（２０１５）提出一个休眠转变的分子机制（图１－２）：秋季短暂的低温刺激诱使逡逑Ｃ５尸基因表达；而Ｃ５Ｆ基因表达量的积累促进了邋ＺＸ４Ｍ基因的表达；随后Ａ４Ｍ基因逡逑抑制了邋Ｆ７１基因的表达，从而引起植物的内休眠；而ｍｉＲ６３９０抑制了邋ＺＸ４Ｍ基因的表逡逑达，进而使得植物从内休眠状态中解除出来。逡逑２ＥＰ邋ｈ—ｍｉＲ４０８逡逑＊邋、、邋逦逡逑Ｐａｒａ－ｄｏｒｍａｎｃｙ逦＼逦、＇、、ＡＢＡ逡逑？逦＇、镰逡逑ＣＢＦ逦ＡＢＩ逡逑Ｅｎｄｏ－ｄｏｒｍａｎｃｙ邋邋逦ＤＡＭ邋Ｈ—邋ｍｉＲ６３９０逡逑上邋逦＊邋Ｇｒｏｗｔｈ逡逑Ｃｅｓｓａｔｉｏｎ逡逑Ｅｃｏ－ｄｏｎｎａｎｃｙ邋Ｆｌｏｗｅｒｉｎｇ逡逑图１－２休眠转变的分子机制（Ｎｉｕ邋ｅｔａｌ．，２０１５）逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ｄｏｒｍａｎｃｙ邋ｃｈａｎｇｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋（Ｎｉｕ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１５）逡逑１．３梅花ＺＸ４Ｍ与基因的相关研究逡逑冬季低温能诱使梅花的芽（包括花芽和叶芽）进入休眠。梅花经过一定时间的低逡逑温积累，在温度适宜时，芽就能解除休眠并开花展叶。花芽休眠过程包括进入休眠阶逡逑段、休眠阶段和休眠解除阶段。在北京，梅花‘三轮玉碟’（户ｗｗｗｅ邋‘ＳａｎｌｕｎＹｕｄｉｅ’）逡逑的花芽从每年７月中上旬开始形成到１１月中下旬完成分化。在梅花花芽分化过程中

图１－３技术路线不意图逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｔｈｅ邋ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏｕｔｅ逡逑

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本文编号：2728736