芥菜開花整合子SOC1的克隆和表達(dá)分析.pdf

1、在植物生長過程中，開花是從營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，是植物生長發(fā)育和繁衍后代的重要環(huán)節(jié)，提前開花不僅可以調(diào)節(jié)花期，還能加快品種的選育。延遲開花可在生產(chǎn)中避免植物的早熟。所以開花時(shí)間在植物的生產(chǎn)和育種中存在著重要意義。影響開花時(shí)間的因素主要包括溫度和光照等外界環(huán)境因素以及內(nèi)在因子（植物生長狀態(tài)、發(fā)育階段和遺傳因素等）。春化途徑、自主途徑、光周期途徑和赤霉素途徑是主要的調(diào)節(jié)芥菜開花的途徑。雖然這些途徑中存在不同的調(diào)控開花基因，但最終

2、會(huì)匯聚到共同的開花整合子上。目前，擬南芥中大量的與開花時(shí)間相關(guān)基因已經(jīng)被分離出來，如FLOWERING LOCUSC（FLC）、SUPPRESSOR OF CO OVEREXPRESSION1(SOC1)、 FLOWERING LOCUS T(FT)等，而其中SOC1和FT是促進(jìn)開花的基因，F(xiàn)LC與之相反，是抑制開花的基因。由于芥菜和甘藍(lán)都是重要的十字花科蔬菜作物，前者屬于種子春化型，后者屬于綠體春化型。因此，對芥菜和甘藍(lán)中開花時(shí)間調(diào)控

3、基因SOC1的研究，在生產(chǎn)和實(shí)踐中都存在著十分重要的意義。
　　本實(shí)驗(yàn)以芥菜和甘藍(lán)為研究材料，利用已報(bào)導(dǎo)的開花基因保守區(qū)域設(shè)計(jì)特異引物，克隆得到了芥菜和甘藍(lán)的SOC1基因。將兩種十字花科蔬菜的基因SOC1進(jìn)行序列同源性分析，并利用實(shí)時(shí)熒光定量RT-PCR對芥菜的開花調(diào)控基因SOC1在不同途徑中的表達(dá)情況進(jìn)行分析。
　　1 SOC1的克隆與分析
　　根據(jù)已發(fā)布的擬南芥中SOC1基因的保守區(qū)域設(shè)計(jì)特異引物，從芥菜和甘藍(lán)中克

4、隆得到SOC1基因的cDNA序列，芥菜SOC1基因含有625bp個(gè)堿基，編碼208個(gè)氨基酸殘基，進(jìn)化分析表明與油菜SOC1(AFM77891.1)的親緣關(guān)系最近。甘藍(lán)SOC1基因含有625bp堿基，編碼209個(gè)氨基酸殘基，與油菜SOC1(AFH41826.1)的親緣關(guān)系最近。兩者都是MIKC型MADS蛋白，芥菜和甘藍(lán)SOC1編碼的氨基酸殘基的同源性達(dá)到88.99％。推導(dǎo)氨基酸序列結(jié)果顯示芥菜和甘藍(lán)中SOC1基因編碼的氨基酸序列中含有MA

5、DS MEF2-Like的MADS域，是MADS家族的成員。
　　2自主途徑中芥菜SOC1基因的表達(dá)分析
　　利用熒光定量RT-PCR方法分析了SOC1基因在不同開花途徑中（自主途徑、光周期途徑和春化途徑）芥菜葉片和莖尖中的表達(dá)情況。結(jié)果表明，芥菜生長初期SOC1表達(dá)量很低，隨著植物的生長SOC1的表達(dá)量會(huì)上升。在芥菜自主途徑中，第3個(gè)時(shí)期SOC1的表達(dá)量會(huì)呈現(xiàn)大幅度增加，在莖尖中表現(xiàn)尤為明顯，最先達(dá)到表達(dá)量的最大值，SOC

6、1的表達(dá)量約為第2個(gè)時(shí)期的7倍，然后表達(dá)量開始下降，葉片中第3個(gè)時(shí)期SOC1的表達(dá)量約為第2個(gè)時(shí)期的的5倍;葉片中第4個(gè)時(shí)期表達(dá)量會(huì)有少量上升，之后開始下降。這表明芥菜生長過程中存在一復(fù)雜的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來調(diào)控自身的開花，達(dá)到繁衍后代的目的。
　　3光周期途徑中芥菜SOC1基因的表達(dá)分析
　　在光周期途徑的5個(gè)時(shí)期中，只有葉片第3個(gè)時(shí)期相比前一個(gè)時(shí)期（第2個(gè)時(shí)期）表達(dá)量略有下降，其他時(shí)期SOC1的表達(dá)量一直在上升，葉片和莖尖中

7、最大表達(dá)量都出現(xiàn)在第5個(gè)時(shí)期中，而且除了第3個(gè)時(shí)期葉片中SOC1的表達(dá)量低于莖尖，其他四個(gè)時(shí)期葉片中SOC1的表達(dá)量都明顯高于莖尖。這表明長日照促進(jìn)了SOC1的表達(dá)。
　　4春化途徑中芥菜SOC1基因的表達(dá)分析
　　在低溫條件下，第2個(gè)時(shí)期的莖尖和葉片中SOC1的表達(dá)量很低，莖尖中第3個(gè)時(shí)期中表達(dá)量開始上升，而表達(dá)量上升最明顯的是在第5個(gè)時(shí)期。在葉片中SOC1表達(dá)量的最大值是第3個(gè)時(shí)期，而且葉片中SOC1的表達(dá)量也明顯高于莖