甘蓝型油菜开花调控基因BnFLC.A10和BnFTs的功能分析

发布时间：2017-04-13 12:10

  本文关键词：甘蓝型油菜开花调控基因BnFLC.A10和BnFTs的功能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：开花是植物营养生长向生殖生长转换后的关键步骤,也是农作物最重要的农艺性状之一。开花是外界环境与植物内在因子协同作用的结果。在农业生产中,花期关系到农作物适应性,适时开花是农作物稳产高产的前提。甘蓝型油菜在进化和人工驯化过程中,依据不同的春化需求,形成了三种生态型:春性、冬性和半冬性。甘蓝型油菜花期调控的分子机理研究有助于育种家对油菜环境适应性的认识,为培育优良品种提供理论和实践基础。本研究通过基因表达分析和转基因技术,分析了甘蓝型油菜花期控制关建基因Bn FLC.A10和不同Bn FTs的表达和环境调控的关系。Bn FLC.A10是通过花期QTL图位克隆获取的候选基因,Bn FLC.A10启动子中的MITE转座子Monkey King对基因表达的影响和可能的调控模式以及在十字花科植物基因组进化中的作用,是研究的重点。甘蓝型油菜基因组含有6个Bn FTs,本研究分析了Bn FTs在不同生态型油菜中表达差异以及对花期调控的功能,同时研究了Bn FTc过量表达对油菜植株构建和抗旱性的影响。主要结果如下:1.Bn FLC.A10是TN DH群体(冬性油菜Tapidor和半冬性油菜Ningyou7为亲本)春环境特异的主效花期QTL的候选基因。春油菜Westar,在转化了Tapidor的Bn FLC.A10后,在春环境或无春化处理的条件下,花期延迟,而在冬环境下花期不变。内源的和转基因来源的Bn FLC.A10在春化前表达量相似,春化过程中降低,3周春化处理后下降到非常低的水平。基因表达和花期表型的关系,解释了Bn FLC.A10控制的花期QTL环境特异性的原因。2.Bn FLC.A10启动子中Monkey King存在与否对转基因Westar的花期表型和Bn FLC.A10表达不产生明显影响。此结果似乎与Monkey King密切相关于油菜冬春性的结果不一致。Monkey King DNA序列在转基因Westar中高度甲基化,可能抑制了Monkey King对Bn FLC.A10表达的影响。3.转基因拟南芥中,Monkey King融合到35S启动子上游,降低了35S启动子的活性。Monkey King对不同启动子活性的影响可能存在差异。4.Monkey King是十字花科基因组特异的Tourist MITE家族,在不同物种中有不同的转座活性。芸薹属中Monkey King转座产生了丰富的物种间和物种内的多态性。白菜和A.thaliana基因组序列分析显示,大多数完整Monkey King聚集在基因富含区域。芸薹属中多个EST序列含有Monkey King片段。这些发现表明,在一些十字花科物种中,Monkey King可能在基因组范围内对基因表达产生了实质性的调控。另外,Monkey King在甘蓝型油菜中能产生物种特异的mi RNA。5.Bn FTs在不同生态型油菜中存在表达差异。春油菜中,Bn FTs在春化前后都能表达;而冬油菜中,Bn FTs表达只能在春化后检测到。叶片中Bn FTb表达水平高于其他类型的Bn FTs,可能在调控开花上起主要作用。生殖生长时期油菜的多个组织(或器官)都存在Bn FTs的表达。6.甘蓝型油菜基因组含有6个Bn FT拷贝,根据序列相似性和A、C基因组对应关系,可将这些不同的Bn FTs分为三种类型:Bn FTa,Bn FTb和Bn FTc。三类Bn FTs在拟南芥中都能促进开花。Bn FTc过量表达引起春油菜Westar和冬油菜Tapidor极早开花,并且可以解除冬油菜开花对春化的需求。7.田间种植的过量表达Bn FTc的转基因油菜植株构建发生改变,顶端优势不明显,侧枝生长发达。另外,Bn FTc过量表达导致油菜叶片气孔开度增大,叶片失水速度加快,植株对干旱更敏感。
【关键词】：甘蓝型油菜 春化反应 开花 FLC FT MITEs 植株构建 气孔开度
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S565.4
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 缩略词表13-14
• 第一章 前言14-30
• 1.1 文献综述14-28
• 1.1.1 植物开花调控机理概述14-16
• 1.1.2 FLC功能研究16-19
• 1.1.2.1 FLC的克隆16
• 1.1.2.2 FLC的表达调控16-18
• 1.1.2.3 芸薹属植物FLC功能分析18-19
• 1.1.3 FT功能研究19-25
• 1.1.3.1 拟南芥FT的克隆和表达调控19-20
• 1.1.3.2 FT促进开花的分子机理和成花素本质20-22
• 1.1.3.3 FT的进化与功能分化22-24
• 1.1.3.4 FT功能的新发现24-25
• 1.1.4 MITE转座子25-28
• 1.1.4.1 MITEs的发现和序列特征25-27
• 1.1.4.2 MITEs的分布27
• 1.1.4.3 MITEs的生物学功能27-28
• 1.2 研究基础，目的和意义28-30
• 1.2.1 研究基础28-29
• 1.2.2 研究目的和意义29
• 1.2.3 研究内容29-30
• 第二章 BnFLC.A10 等位基因功能分析30-43
• 2.1 实验材料30
• 2.1.1 植物材料30
• 2.1.2 菌株和质粒30
• 2.2 实验方法30-33
• 2.2.1 BnFLC. A10 启动子和CDS序列分离30-31
• 2.2.2 载体构建31
• 2.2.3 甘蓝型油菜Westar的遗传转化和拷贝数鉴定31
• 2.2.4 转基因植株分子鉴定31
• 2.2.5 花期表型考察31-32
• 2.2.6 转基因植株BnFLC.A10 定量表达分析32
• 2.2.7 转基因植株Monkey King序列DNA甲基化检测32
• 2.2.8 拟南芥的转化32
• 2.2.9 单拷贝转基因拟南芥的筛选32-33
• 2.2.10 转基因拟南芥GUS活性分析33
• 2.3 结果与分析33-40
• 2.3.1 Tapidor BnFLC.A10 启动子和CDS序列的分离和载体构建33-34
• 2.3.2 甘蓝型油菜转基因植株获得和拷贝数鉴定。34-35
• 2.3.3 甘蓝型油菜转基因植株花期表型35-37
• 2.3.4 BnFLC .A10 在转基因植株中的表达37-38
• 2.2.5 转基因植株BnFLC.A10 启动子中Monkey King序列DNA甲基化分析38-39
• 2.3.6 转基因拟南芥中Monkey King对 35S启动子活性影响39-40
• 2.4 讨论40-43
• 2.4.1 BnFLC.A10 对甘蓝型油菜花期的调控40-41
• 2.4.2 Monkey King对基因表达的影响41-43
• 第三章 Monkey King在十字花科基因组中进化43-56
• 3.1 实验材料43
• 3.2 实验方法43-44
• 3.2.1 Monkey King在十字花科植物基因组中的提取和序列特征43
• 3.2.2 Monkey King进化树分析43
• 3.2.3 Monkey King在基因组中的插入位点分析43-44
• 3.2.4 芸薹属植物基因组中Monkey King扩增多态性分析44
• 3.2.5 Monkey King相关miRNA发现44
• 3.3 结果与分析44-54
• 3.3.1 Monkey King在十字花科基因组中的分布44-47
• 3.3.2 Monkey King的进化树分析47-48
• 3.3.3 Monkey King插入位点的优先性和转录活性分析48-51
• 3.3.4 芸薹属物种中Monkey King相关的种间和种内多态性分析51-52
• 3.3.5 Monkey King相关miRNA的发现52-54
• 3.4 讨论54-56
• 3.4.1 Monkey King TIR序列的保守型54
• 3.4.2 Monkey King对十字花科基因组和基因进化的影响54-56
• 第四章 BnFTs功能分析56-72
• 4.1 实验材料56
• 4.1.1 植物材料56
• 4.1.2 质粒和菌株56
• 4.2 实验方法56-58
• 4.2.1 BnFTs表达分析56
• 4.2.2 不同BnFT拷贝编码序列ORF分离56-57
• 4.2.3 载体构建与植物遗传转化57
• 4.2.4 不同BnFT转基因拟南芥花期表型考察57
• 4.2.5 甘蓝型油菜转基因拷贝数估算57-58
• 4.2.6 p35S::BnFTc转基因油菜花期表型考察58
• 4.2.7 p35S::BnFTc转基因甘蓝型油菜植株株型考察58
• 4.2.8 p35S::BnFTc转基因甘蓝型油菜气孔开度与抗旱性分析58
• 4.3 结果与分析58-68
• 4.3.1 BnFTs在不同生态型的甘蓝型油菜中的表达分析58-60
• 4.3.2 春油菜Westar中不同BnFT拷贝ORF序列的分离60-61
• 4.3.3 BnFTs过量表达对拟南芥花期的影响61-62
• 4.3.4 甘蓝型油菜BnFTc过量表达转基因植株的获得和转基因拷贝数的估算62-63
• 4.3.5 BnFTc过量表达转基因油菜对花期的影响63-65
• 4.3.6 BnFTc过量表达对甘蓝型油菜植株株型的影响65-67
• 4.3.7 BnFTc过量表达转基因油菜抗旱性分析67-68
• 4.4 讨论68-72
• 4.4.1 不同生态型甘蓝型油菜BnFTs表达差异68-69
• 4.4.2 不同BnFT拷贝在开花调控中的差异69
• 4.4.3 FT在甘蓝型油菜育种和基因功能研究上的潜在应用69-70
• 4.4.4 BnFTs与甘蓝型油菜侧枝的生长70
• 4.4.5 开花基因与植株抗旱性的关系70-72
• 第五章 总结与展望72-76
• 5.1 研究总结72-73
• 5.2 本研究的主要创新点73
• 5.3 本研究的不足之处73-74
• 5.4 研究展望74-76
• 参考文献76-91
• 附录91-100
• 致谢100-101
• 个人简历101-102

【相似文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 代书桃;甘蓝型油菜开花调控基因BnFLC.A10和BnFTs的功能分析[D];华中农业大学;2015年

  本文关键词：甘蓝型油菜开花调控基因BnFLC.A10和BnFTs的功能分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：303576