二穗短柄草VRT2基因的表達(dá)特性和功能分析.pdf

1、開(kāi)花是植物生長(zhǎng)發(fā)育的核心過(guò)程，小麥（Triticun aestivum L.）作為一種重要的糧食作物，其開(kāi)花時(shí)間主要受外界環(huán)境和自身遺傳因素的影響。目前，對(duì)小麥開(kāi)花時(shí)間的研究存在一定的局限性，主要是因?yàn)樾←溁蚪M大，轉(zhuǎn)化比較困難等原因，現(xiàn)階段以小麥為材料進(jìn)行研究相當(dāng)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(zhǎng)周期短、自花授粉、易轉(zhuǎn)化、與小麥親緣關(guān)系近等特點(diǎn)。本研究主要通過(guò)Bd21生態(tài)型幫助分析小麥開(kāi)花

2、時(shí)間的分子調(diào)控機(jī)制，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中克隆了BdVRT2基因和BdVRT2-like基因，通過(guò)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(duì)它的表達(dá)模式和生物學(xué)功能進(jìn)行了研究。主要結(jié)果如下:
　　(1)通過(guò)對(duì)BdVRT2的基因組結(jié)構(gòu)分析表明，BdVRT2的基因組具有8個(gè)外顯子和7個(gè)內(nèi)含子，其cDNA全長(zhǎng)為675bp，共編碼225個(gè)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(gè)外顯子和7個(gè)內(nèi)

3、含子，其cDNA全長(zhǎng)為690bp，編碼230個(gè)氨基酸，與ZmM19的親緣關(guān)系最近。
　　(2)通過(guò)對(duì)BdVRT2和BdVRT2-like基因的氨基酸序列分析，它們都屬于典型的與開(kāi)花時(shí)間相關(guān)的MADS-box基因家族，這兩個(gè)基因的同源性高達(dá)77.39％，它們?cè)贛ADS-box和C-terminal區(qū)域同源性較高，而在K-box區(qū)域相對(duì)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(guò)對(duì)BdVRT2在長(zhǎng)短日照下的表達(dá)

4、分析表明，在長(zhǎng)日照條件下，BdVRT2基因的表達(dá)量在穗形成前表達(dá)量逐漸升高，在穗成型后表達(dá)量開(kāi)始降低，說(shuō)明BdVRT2基因的功能可能是維持植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，延遲開(kāi)花。而短日照條件下BdVRT2基因的表達(dá)量持續(xù)上升，植株不開(kāi)花。說(shuō)明BdVRT2基因受短日照誘導(dǎo)，BdVRT2基因的高表達(dá)能夠抑制植物開(kāi)花。而B(niǎo)dVRT2-like基因受長(zhǎng)日照影響較大，在長(zhǎng)日照條件下逐漸減低，而短日照條件下變化不明顯。
　　(4)通過(guò)對(duì)BdVRT2在春化條

5、件下的表達(dá)分析表明，春化條件下，BdVRT2基因的表達(dá)量在春化過(guò)程中除第一周是急劇上升以外，之后在春化過(guò)程中，該基因的表達(dá)量開(kāi)始下降，但是相比春化前，仍然呈現(xiàn)上調(diào)趨勢(shì)，說(shuō)明該基因是低溫誘導(dǎo)表達(dá)的。而B(niǎo)dVRT2-like基因的表達(dá)在春化過(guò)程中也有輕微的上調(diào)現(xiàn)象，但是BdVRT2-like基因?qū)χ参镩_(kāi)花的影響以及它在植物生長(zhǎng)發(fā)育方面的功能目前還不清楚，還有待進(jìn)一步研究。但BdVRT2和BdVRT2-like基因的表達(dá)受春化的影響。

6、　　(5)通過(guò)對(duì)BdVRT2的晝夜節(jié)律性的分析表明，不管在長(zhǎng)日照還是短日照條件下，BdVRT2的表達(dá)均表現(xiàn)出一定的晝夜節(jié)律性。在進(jìn)入光照后呈現(xiàn)一定程度的上升，在光照12小時(shí)左右后達(dá)到最高。而B(niǎo)dVRT2-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(dá)分析表明，長(zhǎng)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(dá)，但其mRNA主要積累在頂端分生組織中，葉中表達(dá)一般，在

7、根和花中表達(dá)相對(duì)較弱;BdVRT2-like基因在二穗短柄草的各個(gè)表達(dá)部位也都有表達(dá)，長(zhǎng)日照條件下，BdVRT2-like基因在頂端分生組織和老葉中表達(dá)量最高，花中表達(dá)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(dá)。
　　(7)通過(guò)對(duì)BdVRT2基因的功能進(jìn)行分析表明，過(guò)表達(dá)BdVRT2后，短柄草會(huì)出現(xiàn)一個(gè)不同程度的晚花的表型，而且，過(guò)表達(dá)BdVRT2基因會(huì)影響小穗的發(fā)育，在過(guò)表達(dá)植株中，分蘗增多，小穗數(shù)增多并且導(dǎo)