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本文研究对象生活在新疆北部的独行菜是属于十字花科独行菜属的早春短命植物,在新疆植物分布区系中具有重要地位。研究发现,独行菜种子下胚轴萌发伸长存在低温停滞现象且幼苗耐受低温能力强,若在低温停滞期给与较高的温度刺激,下胚轴伸长停滞现象即可解除。为了解析温度在调控独行菜种子下胚轴伸长与幼苗耐受低温现象中的分子机制,本课题组以下胚轴低温伸长停止滞期的独行菜种子为对照组,以解除停滞期的独行菜种子为实验组进行了转录组测序。对独行菜种子转录组数据进行分析后发现在独行菜种子下胚轴萌发停滞解除前后HY5与GRAS类转录因子的表达量出现显著变化,考虑这两个基因家族在独行菜种子下胚轴低温伸长与幼苗耐受低温生长中起调控作用,于是对这两类基因做了大量实验,结果如下:一、对独行菜HY5基因进行研究所得结果:(1)对独行菜种子转录组数据进行分析,筛选出实验组较对照组表达量差异较显著的5条HY5基因,并对其表达特性进行验证,结果与数据库中的数据相符合。(2)从5条HY5基因中挑选出一条下胚轴低温萌发停滞前后表达量差异最为显著的基因,克隆该基因获得基因全长LaHY5。荧光定量分析表明该基因的表达与温度有关并且在独行菜生长发育的不同时期表达量存在差异。(3)构建植物表达载体pMON530-LaHY5,通过电击法转入农杆菌,采用浸花法转化拟南芥。转基因拟南芥T1代种子下胚轴萌发较野生型拟南芥低温耐受性明显提高,表明LaHY5基因在温度调控独行菜种子下胚轴伸长过程中起作用。二、对独行菜GRAS基因进行研究所得结果:(1)本研究对独行菜GRAS类转录因子进行了分析,发现独行菜种子转录组共有GRAS家族270个成员。其中138个成员相对于低温萌发停滞组,在耐受低温萌发的独行菜种子中上调表达,128个下调表达,4个表达水平无差异。(2)克隆独行菜低温萌发停滞前后上调表达最为显著的一条GRAS基因并获得全长基因LaSCL18。荧光定量分析表明,独行菜幼苗在低温胁迫处理后LaSCL18基因表达量迅速显著升高,初步推测LaSCL18基因表达与独行菜幼苗耐受低温有关。综上所述,LaHY5基因对独行菜下胚轴低温伸长起调控作用,LaSCL18基因可以提高独行菜幼苗低温耐受性。以上结果的获得为研究新疆早春短命植物的萌发特性提供了新的思路。