JMJ(Jumonji)类蛋白不仅能够参与许多基因的表达,同时也能调控许多染色质的活动,它主要是通过组蛋白的去甲基化以及与其他染色质修饰互作等方式参与调控,进而影响生物的生长发育、代谢和环境响应等生物学过程。在植物中,JMJ蛋白的研究主要集中在拟南芥、水稻等模式植物中,虽没有在动物中研究的那么广泛且深入,但目前已有研究表明JMJ蛋白在植物器官发育、生殖生长过程及调节激素应答等多个生物学过程中,发挥着极其重要的作用。为了探究白桦BpJMJ18(Betula platyphylla Jumonji18)基因的功能,我们利用PCR技术从白桦中克隆BpJMJ18基因及其启动子并将其转入白桦,通过观察转基因植株的表型变化,来初步研究BpJMJ18基因在植物生长发育方面的功能。主要结果如下:(1)构建pUC19-35S::BpJMJ18-GFP载体,将其瞬时转化到小黑杨单倍体的原生质体中,结果显示BpJMJ18基因定位在细胞核中,说明BpJMJ18基因在细胞核中行使生物学功能。(2)白桦BpJJ18基因全长3165 bp,编码1055个氨基酸,通过对BpJMJ18基因的组织特异性分析发现,该基因在不同组织部位中的表达存在差异,在成熟叶中表达量较高,其次在根、幼叶、初生茎、过渡茎及顶芽中也有所表达,但在成熟茎中表达量相对较低。(3)构建pBI101-BpJMJ18pro::GUS载体,瞬时转化白桦并对其进行GUS染色分析,结果显示BpJMJ18基因启动子能够驱动GUS基因在白桦的主根、侧根、根尖、叶片的维管束和嫩茎中均表达。同时,通过生物信息学在线软件分析预测可知,该启动子序列中不仅包含TATA-box和CAAT-box等基本顺式作用元件,还具有光响应元件和多种激素应答相关的元件。上述结果表明该基因可能影响植株的生长发育。(4)构建pGBKT7-BpJMJ18和pGADT7-BpJMJ18酵母表达载体,通过对Y2Hgold-pGBKT7-BpJMJ18的自激活验证可知BpJMJ18基因不存在自激活,因此利用酵母双杂交技术,将BpJMJ18和BpFLC进行共转化,结果显示BpJMJ18和BpFLC之间能够形成激活四个报告基因表达的复合物,说明BpJMJ18能够参与开花途径的调控进而影响植物的生殖生长。(5)将BpJMJ18基因构建到植物表达载体pROKII中并转化野生型白桦,进而获得转基因植株。通过对过表达植株进行形态学观察和春化处理,结果显示BpJMJ18过表达转基因株系在生长发育中存在显著的表型变化。与野生型相比主要表现为转基因植株矮小、地径和茎节变粗、茎节变长和生长缓慢等现象,并通过春化处理后,BpJMJ18的表达量升高。以上结果表明BpJMJ18的过量表达导致转基因株系的营养器官形态发生变化。