论文部分内容阅读
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。