EjSPLs调控枇杷花期的功能研究

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枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.),是一种拥有特殊花期的蔷薇科木本果树,它秋冬开花,果实春末初夏成熟。它相对于普通蔷薇科果树如苹果、梨等的开花时间有较大的差异。并且有一些品种的枇杷花期会因品种不同、地理条件不同而发生变化,因而枇杷是研究花期调控机理的绝好材料。目前已知植物花期受诸多因素共同影响,如植物激素、光周期、春化、年龄、日照长短、光质、温度、蔗糖等等。目前已在很多物种中发现了响应这些因素的基因,它们之间相互影响形成一个复杂的调控网络。年龄途径是调控开花植物花期的重要通路,也是近几年的研究热点,而年龄途径的主角是mi R156和SPL。然而目前对于枇杷的SPL的研究,甚至枇杷花期调控机理的研究,却不是很充足。因此本研究以栽培枇杷‘解放钟’为实验材料进行一系列的研究来初步验证EjSPLs是否与枇杷花期调控有关。主要研究结果如下:(1)从枇杷基因组中鉴定出28个SPL家族基因成员,对其进行命名并定位其染色体位置,系统地分析了所有EjSPL的基因结构、保守结构域和启动子中的顺式作用元件,并构建了包含六个物种SPL家族基因的系统发育树,对枇杷和苹果进行了基因组间复制事件分析。(2)从‘解放钟’枇杷中克隆得到可能与花期相关的基因11个。EjSPL3有303个核苷酸编码100个氨基酸,EjSPL4有570个核苷酸编码189个氨基酸,EjSPL5有576个核苷酸编码191个氨基酸,EjSPL9有140个核苷酸编码379个氨基酸,EjSPL2有1434个核苷酸编码477个氨基酸,EjSPL11有1428个核苷酸编码475个氨基酸,EjSPL8有1245个核苷酸编码414个氨基酸,EjSPL21有1005个核苷酸编码334个氨基酸,EjSPL20有927个核苷酸编码308个氨基酸,EjSPL13-1和EjSPL13-2都是有1245个核苷酸编码414个氨基酸。经过序列比对和构建进化树发现它们都非常保守,与其他植物中的同源基因的同源性较高。(3)EjSPL3、EjSPL4、EjSPL5、EjSPL9、EjSPL11过表达到野生型拟南芥中都能够较明显的促进其提前开花,其莲座叶数量明显比野生型少,而且也能促进下游基因At AP1、At LFY、At FUL、At SOC1、Atmi R172、At FT、At FD高表达,说明EjSPL3、EjSPL4、EjSPL5、EjSPL9、EjSPL11能促进野生型拟南芥提前开花。而其他转基因材料的开花时间与野生型相比无显著差异。(4)只有EjSPL3、EjSPL4、EjSPL5定位于细胞质和细胞核,其余基因的蛋白都定位于细胞核。(5)从定量结果来看,EjSPL2、EjSPL3、EjSPL4、EjSPL5、EjSPL9、EjSPL11、EjSPL8、EjSPL21、EjSPL20、EjSPL13-1、EjSPL13-2都以不同程度不同方式参与了枇杷的花芽分化、花芽分化起始阶段、花器官发育、叶片形态发育等生理过程,可能它们之间也存在功能分化和冗余。(6)EjSPL3、EjSPL4、EjSPL5、EjSPL9能够较显著的激活Ej LFY-1、EjSOC1-1启动子;EjSPL4、EjSPL5、EjSPL9能够较显著的激活Ej AP1-1启动子。(7)Ej FD可与EjSPL4、EjSPL5、EjSPL9在酵母体内互作;Ej FT1可与EjSPL5、EjSPL9在酵母体内互作;Ej FT2可与EjSPL9在酵母体内互作。
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