TaCOL6基因调控小麦生育期的功能鉴定与机理分析
发布时间：2021-10-25 11:05
小麦是我国及世界最重要的粮食作物之一,发掘和利用重要基因资源,培育高产、广适、耐逆的小麦品种是维系粮食安全的重要研究方向。小麦生育期主要由营养生长阶段和生殖阶段构成,前期经验已经证明合理调节小麦生育期是实现高产和品种广适性的重要手段。如“光钝”基因Ppd1的广泛利用曾在小麦“绿色革命”中扮演重要角色,是小麦分子育种应用最广泛的基因之一。然而,小麦如何介导环境因素包括光信号、温度和逆境调控生育期的分子机制尚不明确,相关基因资源的发掘和有效利用比较薄弱。本课题组曾对“进化峡谷”（ECI）及其周围地区的168份野生二粒利用55K基因芯片和基因组重测序技术进行群体遗传学分析,发现在ECI采集的野生二粒进化出三个独立的种群NFS、SFS1、SFS2,并揭示了生育期差异是驱动三个种群分化的重要因素。尤其是在高温、干旱的SFS（向南坡）,在30米的范围内基因流存在的情况下,分化出SFS1、SFS2两个生育期明显不同的种群。为了适应强非生物胁迫的环境,我们发现SFS2群体进化出早花特性,通过缩短生育周期避开后期的高光强辐射,而SFS1群体尽管相对晚花,但直接进化出非常强的抵御高光的能力。为了进一步研究...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同开花途径作用于FT节点Fig.1DifferentfloweringpathwaysactonFTnodes
TaCOL6基因调控小麦生育期的功能鉴定与机理分析4图2拟南芥和小麦春化基因调控机制（Amasino,2010）Fig.2Regulationmechanismofvernalizationgenesinarabidopsisandwheat(Amasino,2010)1.1.2.2自主途径科学家们发现即使环境信号不适宜拟南芥开花，当进行一段时间的营养生长之后，拟南芥可以开花，这说明即使没有环境信号的诱导，植物的生长在进行到一定阶段后，植物可以发现自身内部的发育状态，此时无论环境条件是否适宜植物总能进行生殖生长，这就是自主途径（Simpson,2004）。自主途径是独立于环境的信号，植物促进开花是通过自身感受内部的发育情况和外界环境条件（Victoretal.,2003）。在植物实现自主途径的过程中调控基因有FCA（FlowerlocusCA）等重要基因，它们编码RNA结合蛋白，通过修饰和调节FLC染色质、调节其前体mRNA的表达控制植物开花，抑制FLC基因的转录，在此条件下促进开花（Sheldonetal.,2006;R.Bastowetal.,2004;Finneganetal.,2007）。1.1.2.3赤霉素途径在光照时间比较短的条件下，赤霉素和它的受体GID1（Gibberellininsensitivedwarf1）可以实现有效结合从而形成一个有效的复合物，该复合物可以与DELLA（ASP-Glu-Leu-Leu-Ala）蛋白形成GA-GID-DELLA三聚体（Nakajimaetal.,2006）。研
山东农业大学硕士专业学位论文7昼夜节律变化（Suárez-Lópezetal.,2001）。通过自身表达量的变化，下游基因的表达受到影响，从而激活开花关键基因CO和FT的表达，调控植物开花进程（图3）（Philipetal.,2005）。但是昼夜节律基因并不是直接作用于开花关键基因，而是需要中间桥梁基因的参与，如CDF1（CYCLINGDOFFACTOR1）和GI（GIGANYEA）（Kimetal.,2009）。通过对拟南芥突变体的昼夜节律基因FKF1（FLAVIN-BINDING，KELCHREPEAT，F-BOX1）的研究发现，CDF1可以与CO的启动子结合，抑制CO转录过程，而FKF1结合并降解CDF1蛋白，从而调节CO基因的表达量，维持CO基因的节律性表达（Marikoetal.,2007;Imaizumietal.,2005）。拟南芥gi突变体晚花，但是超量表达GI则会引起植物早花（Mizoguchietal.,2005;Hechtetal.,2007）。同时，我们已知GI编码一个核定位蛋白，据此推测，GI基因可能是在核内调节CO的mRNA含量，从而调节植物开花，因为CO的mRNA在gi突变体中的含量很低，在GI超量表达的拟南芥中含量很高，（Koornneefetal.,1991;Kojimaetal.,2002）。图3光周期下CO基因的调控作用Fig.3RegulationofCOgenesunderphotoperiod1.3逆境胁迫当环境条件不利于植物生长时,植物依靠自身长期形成的应对环境变化的机制，通过某些部位感知并将信号传递，植株根据环境变化作出反应，改变生长发育的进程（Golet
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物中NF-Y转录因子的结构和功能研究进展[J]. 丁慧霞,刘凤,张利娟,余义勋,魏倩. 分子植物育种. 2017(05)
[2]小麦温光发育研究进展Ⅰ.春化和光周期发育规律[J]. 尹钧. 麦类作物学报. 2016(06)
[3]植物春化作用及其研究进展[J]. 程星,秦海英,韩相林. 农业科技通讯. 2014(02)
[4]我国普通小麦核心种质的构建及遗传多样性分析[J]. 郝晨阳,董玉琛,王兰芬,游光霞,张洪娜,盖红梅,贾继增,张学勇. 科学通报. 2008(08)
[5]植物LFY基因的研究进展[J]. 兰树斌,李建国. 广西农业生物科学. 2007(S1)
[6]选择牵连效应分析:发掘重要基因的新思路[J]. 张学勇,童依平,游光霞,郝晨阳,盖红梅,王兰芬,李滨,董玉琛,李振声. 中国农业科学. 2006(08)
[7]高等植物开花时间决定的基因调控研究[J]. 雍伟东,谭克辉,许智宏,朱至清,种康. 科学通报. 2000(05)
硕士论文
[1]VRN1及Ppd-D1等位变异对小麦光合效率的效应及引进冬小麦种质的光合效率评价[D]. 刘政.西北农林科技大学 2016
本文编号：3457267
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同开花途径作用于FT节点Fig.1DifferentfloweringpathwaysactonFTnodes
TaCOL6基因调控小麦生育期的功能鉴定与机理分析4图2拟南芥和小麦春化基因调控机制（Amasino,2010）Fig.2Regulationmechanismofvernalizationgenesinarabidopsisandwheat(Amasino,2010)1.1.2.2自主途径科学家们发现即使环境信号不适宜拟南芥开花，当进行一段时间的营养生长之后，拟南芥可以开花，这说明即使没有环境信号的诱导，植物的生长在进行到一定阶段后，植物可以发现自身内部的发育状态，此时无论环境条件是否适宜植物总能进行生殖生长，这就是自主途径（Simpson,2004）。自主途径是独立于环境的信号，植物促进开花是通过自身感受内部的发育情况和外界环境条件（Victoretal.,2003）。在植物实现自主途径的过程中调控基因有FCA（FlowerlocusCA）等重要基因，它们编码RNA结合蛋白，通过修饰和调节FLC染色质、调节其前体mRNA的表达控制植物开花，抑制FLC基因的转录，在此条件下促进开花（Sheldonetal.,2006;R.Bastowetal.,2004;Finneganetal.,2007）。1.1.2.3赤霉素途径在光照时间比较短的条件下，赤霉素和它的受体GID1（Gibberellininsensitivedwarf1）可以实现有效结合从而形成一个有效的复合物，该复合物可以与DELLA（ASP-Glu-Leu-Leu-Ala）蛋白形成GA-GID-DELLA三聚体（Nakajimaetal.,2006）。研
山东农业大学硕士专业学位论文7昼夜节律变化（Suárez-Lópezetal.,2001）。通过自身表达量的变化，下游基因的表达受到影响，从而激活开花关键基因CO和FT的表达，调控植物开花进程（图3）（Philipetal.,2005）。但是昼夜节律基因并不是直接作用于开花关键基因，而是需要中间桥梁基因的参与，如CDF1（CYCLINGDOFFACTOR1）和GI（GIGANYEA）（Kimetal.,2009）。通过对拟南芥突变体的昼夜节律基因FKF1（FLAVIN-BINDING，KELCHREPEAT，F-BOX1）的研究发现，CDF1可以与CO的启动子结合，抑制CO转录过程，而FKF1结合并降解CDF1蛋白，从而调节CO基因的表达量，维持CO基因的节律性表达（Marikoetal.,2007;Imaizumietal.,2005）。拟南芥gi突变体晚花，但是超量表达GI则会引起植物早花（Mizoguchietal.,2005;Hechtetal.,2007）。同时，我们已知GI编码一个核定位蛋白，据此推测，GI基因可能是在核内调节CO的mRNA含量，从而调节植物开花，因为CO的mRNA在gi突变体中的含量很低，在GI超量表达的拟南芥中含量很高，（Koornneefetal.,1991;Kojimaetal.,2002）。图3光周期下CO基因的调控作用Fig.3RegulationofCOgenesunderphotoperiod1.3逆境胁迫当环境条件不利于植物生长时,植物依靠自身长期形成的应对环境变化的机制，通过某些部位感知并将信号传递，植株根据环境变化作出反应，改变生长发育的进程（Golet
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物中NF-Y转录因子的结构和功能研究进展[J]. 丁慧霞,刘凤,张利娟,余义勋,魏倩. 分子植物育种. 2017(05)
[2]小麦温光发育研究进展Ⅰ.春化和光周期发育规律[J]. 尹钧. 麦类作物学报. 2016(06)
[3]植物春化作用及其研究进展[J]. 程星,秦海英,韩相林. 农业科技通讯. 2014(02)
[4]我国普通小麦核心种质的构建及遗传多样性分析[J]. 郝晨阳,董玉琛,王兰芬,游光霞,张洪娜,盖红梅,贾继增,张学勇. 科学通报. 2008(08)
[5]植物LFY基因的研究进展[J]. 兰树斌,李建国. 广西农业生物科学. 2007(S1)
[6]选择牵连效应分析:发掘重要基因的新思路[J]. 张学勇,童依平,游光霞,郝晨阳,盖红梅,王兰芬,李滨,董玉琛,李振声. 中国农业科学. 2006(08)
[7]高等植物开花时间决定的基因调控研究[J]. 雍伟东,谭克辉,许智宏,朱至清,种康. 科学通报. 2000(05)
硕士论文
[1]VRN1及Ppd-D1等位变异对小麦光合效率的效应及引进冬小麦种质的光合效率评价[D]. 刘政.西北农林科技大学 2016
本文编号：3457267
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