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大豆作为世界上重要的粮食和油料作物,一个显著的生长特点是营养生长和生殖生长交错时间长,导致以结瘤为代表的营养生长和以开花为代表的生殖生长在物质和能量需求上存在激烈竞争。因此深入研究结瘤、开花之间的协同调节关系对明确大豆生长发育规律、提高大豆产量乃至指导大豆育种工作具有重要意义。实验室前期从大豆根瘤中克隆得到MADS-box家族基因GmNMHC5,对其功能分析时发现,该基因协同调控了大豆的开花和结瘤过程,是研究大豆的开花和结瘤之间的协同调节的重要切入点。本研究从大豆内源基因GmNMHC5的启动子出发,分析了启动子的功能,从转录水平上探究了GmNMHC5基因在调控开花结瘤过程中的机制。利用生物信息学软件分析该基因启动子序列,发现启动区存在大量的顺式作用元件。利用大豆发状根系统及模式植物拟南芥对GmNMHC5基因启动子的时空表达模式进行分析,发现该启动子属于维管组织特异性启动子。为确定GmNMHC5启动子的核心启动区,利用PCR扩增方法获得了3个启动子5’端缺失片段,发现当启动子片段缺失后,其特有的组织特异性消失。在对GmNMHC5基因启动子进行不同环境因素处理时发现,高浓度的蔗糖能够高效诱导GmNMHC5启动子的启动活性;而对不含蔗糖应答元件的启动子缺失片段处理时,发现缺失片段启动子对蔗糖的响应并不显著。由此,可以初步判断GmNMHC5启动子的核心调控区位于-2051 bp和-1418 bp之间,且蔗糖应答元件是其核心调控元件。为确定GmNMHC5基因的上游调控转录因子,我们利用启动子上的蔗糖应答元件序列作为诱饵DNA序列,通过酵母单杂交实验从大豆cDNA文库中筛选到了属于S-bZIP亚家族转录因子的GmbZIP33,说明GmbZIP33从上游调控了GmNMHC5的转录。为确定GmNMHC5对植物开花的影响,将大豆GmNMHC5基因在模式植物拟南芥中异位表达发现,无论在长日或者短日条件下该基因的过表达促进了拟南芥开花,开花时间分别提前了27-30.1%和29.5-35.7%。qRT-PCR和转录组测序数据显示,转GmNMHC5拟南芥的内源开花促进基因FT、SOC1、AP1和LFY的表达水平显著提高,说明GmNMHC5在开花途径中属于正向调控子。这为进一步挖掘GmNMHC5基因在植物开花网络中的位置奠定了基础。同时在大豆中过表达GmNMHC5后观察到早花表型,进一步证实了GmNMHC5基因促进大豆开花这一结论。上述研究结果表明,在转录水平上GmNMHC5基因受到上游GmbZIP33转录因子以及蔗糖信号的调控;GmNMHC5在植物韧皮部的特异性表达可能与调控植物体内蔗糖的代谢和运输相关。GmNMHC5基因与蔗糖信号分子之间的相互调控关系为阐释GmNMHC5同时参与开花和结瘤调控的分子机制提供了重要依据。