雷竹SVP-like、SOC1-like基因的克隆及功能分析

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 13次 | 上传用户:yuan_kai
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竹子开花的周期长、时间不确定,一般3-120年,而且大部分竹种开花后死亡,这种开花的独特性限制了竹子开花的研究。此外,开花后的成片死亡导致整个竹林衰败,并造成严重的经济损失。因此,研究竹子开花具有重要的理论和经济价值。通过对拟南芥(Arabidopsis thaliana)的研究发现,SHORT VEGETATIVE PHASE (SVP)和SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO1 (SOC1)是重要开花整合因子。本论文利用同源克隆技术从雷竹(Phyllostachys violasces)中克隆SVP和SOC1的同源基因并进行功能分析。主要的研究结果如下:1.从雷竹中分离出两个SVP-like和一个SCC1-like基因,分别命名为PvSVP1、PvSVP2和PvMADS56。2.序列比对和进化树分析发现,PvSVP1、PvSVP2与禾本科中的SVP-like蛋白聚为一类,其中PvSVP1与OsMADS55的关系最近,而PvSVP2与OsMADS47的关系最近。组织特异性表达分析表明,PvSVP1和PvSVP2在开花和不开花雷竹的各个组织中都有表达;开花雷竹中,它们在秆和竹鞭中的表达量较高;不开花雷竹中,PvSVP1在嫩叶中的表达量最高,而PvSVP2在竹鞭中的表达量最高。随着花的发育二者表现出不同的表达趋势,PvSVP1的表达水平表现为先下降后上升,而PvSVP2的表达水平则是先上升后保持稳定。转化拟南芥实验发现,在长日照和短日照条件下,35S::PvSVPl转基因植株均提早开花并产生不正常的花器官。RT-qPCR检测转基因拟南芥中开花相关基因的表达,结果表明在长日照条件下PvSVPl通过间接调控FT、FLC、AP1、PI的表达影响拟南芥开花时间及参与花器官发育。转化水稻(Oryza sativa)实验发现,与野生型比较PvSVP1的过表达使水稻开花时间发生改变;转基因植株在短日照条件下表现为早花,但在长日照条件下却表现为晚花。RT-qPCR结果表明在长日照条件下PvSVP1的过表达间接地下调Hd3a、RFT1、OsMADS50的表达水平,同时上调了Ghd7表达水平,从而抑制水稻的开花;短日照条件下,PvSVP1的过表达间接下调Ghd7的表达量,同时上调Hd3a、RFT1的表达量,进而使水稻提早开花。此外35S::PvSVP1转拟南芥和水稻植株的株高产生变化。35S:. PvSVP2转基因拟南芥也产生早花和不正常花器官的表型。PvSVP1、PvSVP2主要定位于细胞核中,酵母双杂交及双荧光互补实验证明它们与PvAP1、PvVRN1、PvMADS56、PvSEP3存在相互作用。原核表达分析验证这两个蛋白是可溶的。以上结果说明PvSVP1、PvSVP2在参与花发育方面与其它SvP-like基因功能相似,但在调控开花时间方面可能存在差异。3.序列比对和进化树分析发现PvMADS56属于SOC1-like家族中MADS56-like亚分支。PvMADS56在开花和不开花雷竹的各个部位中都有表达。转基因实验表明PvMADS56的过表达能使拟南芥早花并能互补socl突变体的晚花表型;此外转基因植株产生了不正常的花器官和叶片、低结实率和株高变矮的表型。RT-qPCR实验结果表明PvMADS56的过表达通过上调FT和下调FLC促使转野生型拟南芥植株早花,同时调控AP1、AP3、PI的表达水平参与花器官的发育。PvMADS56是一个核蛋白,与PvAP1、PvSEP3存在相互作用。此外PvMADS56的启动子活性受ABA和MeJA影响。以上结果说明PvMADS56可能是多功能基因,它可能响应ABA和MeJA调控开花时间和花器官的发育。本文的研究为揭示竹子开花的分子机理提供了理论依据。
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