二穗短柄草VRT2基因的表達特性和功能分析.pdf

1、開花是植物生長發(fā)育的核心過程，小麥（Triticun aestivum L.）作為一種重要的糧食作物，其開花時間主要受外界環(huán)境和自身遺傳因素的影響。目前，對小麥開花時間的研究存在一定的局限性，主要是因為小麥基因組大，轉(zhuǎn)化比較困難等原因，現(xiàn)階段以小麥為材料進行研究相當困難，早在2001年，二穗短柄草就被提出是禾本科的模式植物，它具有基因組小、生長周期短、自花授粉、易轉(zhuǎn)化、與小麥親緣關(guān)系近等特點。本研究主要通過Bd21生態(tài)型幫助分析小麥開花

2、時間的分子調(diào)控機制，實驗過程中克隆了BdVRT2基因和BdVRT2-like基因，通過轉(zhuǎn)化二穗短柄草獲得轉(zhuǎn)基因植株，分析BdVRT2基因的功能，并對它的表達模式和生物學(xué)功能進行了研究。主要結(jié)果如下:
　　(1)通過對BdVRT2的基因組結(jié)構(gòu)分析表明，BdVRT2的基因組具有8個外顯子和7個內(nèi)含子，其cDNA全長為675bp，共編碼225個氨基酸，與TaVRT2基因的親緣關(guān)系最近;BdVRT2-like的基因組具有8個外顯子和7個內(nèi)

3、含子，其cDNA全長為690bp，編碼230個氨基酸，與ZmM19的親緣關(guān)系最近。
　　(2)通過對BdVRT2和BdVRT2-like基因的氨基酸序列分析，它們都屬于典型的與開花時間相關(guān)的MADS-box基因家族，這兩個基因的同源性高達77.39％，它們在MADS-box和C-terminal區(qū)域同源性較高，而在K-box區(qū)域相對特異，可能在調(diào)控下游靶基因方面具有一定的差異。
　　(3)通過對BdVRT2在長短日照下的表達

4、分析表明，在長日照條件下，BdVRT2基因的表達量在穗形成前表達量逐漸升高，在穗成型后表達量開始降低，說明BdVRT2基因的功能可能是維持植物的營養(yǎng)生長，延遲開花。而短日照條件下BdVRT2基因的表達量持續(xù)上升，植株不開花。說明BdVRT2基因受短日照誘導(dǎo)，BdVRT2基因的高表達能夠抑制植物開花。而BdVRT2-like基因受長日照影響較大，在長日照條件下逐漸減低，而短日照條件下變化不明顯。
　　(4)通過對BdVRT2在春化條

5、件下的表達分析表明，春化條件下，BdVRT2基因的表達量在春化過程中除第一周是急劇上升以外，之后在春化過程中，該基因的表達量開始下降，但是相比春化前，仍然呈現(xiàn)上調(diào)趨勢，說明該基因是低溫誘導(dǎo)表達的。而BdVRT2-like基因的表達在春化過程中也有輕微的上調(diào)現(xiàn)象，但是BdVRT2-like基因?qū)χ参镩_花的影響以及它在植物生長發(fā)育方面的功能目前還不清楚，還有待進一步研究。但BdVRT2和BdVRT2-like基因的表達受春化的影響。

6、　　(5)通過對BdVRT2的晝夜節(jié)律性的分析表明，不管在長日照還是短日照條件下，BdVRT2的表達均表現(xiàn)出一定的晝夜節(jié)律性。在進入光照后呈現(xiàn)一定程度的上升，在光照12小時左右后達到最高。而BdVRT2-like受晝夜節(jié)律性調(diào)控不明顯。
　　(6) BdVRT2基因在不同部位的表達分析表明，長日照條件下，BdVRT2基因在根、幼葉、老葉、葉鞘、頂端分生組織等所有的部位都有表達，但其mRNA主要積累在頂端分生組織中，葉中表達一般，在

7、根和花中表達相對較弱;BdVRT2-like基因在二穗短柄草的各個表達部位也都有表達，長日照條件下，BdVRT2-like基因在頂端分生組織和老葉中表達量最高，花中表達量最低;而在短日照條件下，該基因主要在葉鞘和頂端分生組織中表達。
　　(7)通過對BdVRT2基因的功能進行分析表明，過表達BdVRT2后，短柄草會出現(xiàn)一個不同程度的晚花的表型，而且，過表達BdVRT2基因會影響小穗的發(fā)育，在過表達植株中，分蘗增多，小穗數(shù)增多并且導(dǎo)