荠菜开花时间调控基因FLC的表达调控初步研究

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在拟南芥开花时间调控网络中FLC基因是一个关键决定因子,FLC的表达对开花起抑制作用,是拟南芥开花时间自然变异的主要因素之一。FLC主要通过表达水平的变化调控拟南芥成花转化的进程,自主促进途径和春化途径中有许多开花时间调控基因的功能都是通过调节FLC的表达水平来实现的。荠菜是拟南芥的近缘种,因而能够有效借鉴拟南芥的开花调控模型及FLC基因的研究成果,为探讨荠菜FLC的表达在其开花时间自然变异中的角色和作用机制提供了极大的便利。本研究对13个居群15个具代表性的荠菜个体其1周龄幼苗中的FLC表达量进行了相对定量检测。该样本基本覆盖荠菜在中国的全部分布范围,并同时涵盖在中国发现的4种FLC编码区变异类型。通过比较分析FLC相对表达量和开花时间的关系发现,对于编码区缺失的个体来说,其早开花和FLC的表达水平无关,编码区缺失而导致FLC蛋白的失活是其早开花的主要决定因素。而对于具活性FLC的个体,其FLC的表达量和开花时间具有明显的正相关:FLC的高表达是西部晚开花个体的主要抑制因素,而在东部早开花的个体中FLC的表达量普遍偏低,为该地区个体早开花的实现提供了必要的前提条件。   地理和气候因素与中国居群荠菜开花时间的相关性已通过大规模种植实验得到证实。但本研究发现,FLC的表达和地理因素无直接关系、和气候因素有一定的相关性,但主要集中于温带的类群:在温带干旱区,FLC的表达量和夏季的最高温呈显著正相关,而和年平均降水量呈显著负相关。相反,在温带湿润区的情况FLC的表达量和夏季的降水量呈显著正相关。此外,在高表达的类群中,FLC的表达量和年平均温度呈显著正相关。由此推测,FLC表达水平的变异主要和对夏季气候的适应有关,而且不同地区的个体采取的适应策略也有所不同。   综上所述,我们推测FLC是荠菜开花时间分化的重要影响因子FLC的编码区变异和表达水平的分化是FLC作用于荠菜开花时间分化的两大重要机制。FLC表达水平的变异主要和对夏季气候的适应有关。荠菜在适应中国地区不同生境的过程中固定了明显的FLC转录水平的分化,这说明作为FLC转录水平分化的遗传基础的FLC各转录调控因子也受到了适应性选择。   映山红是一种著名的园艺植物,广泛分布于中国的亚热带常绿阔叶林地区。我们开发出8对具遗传多态性微卫星引物,其基因座所含有的等位基因数目范围在6到9之间,平均为7.1,观察杂合度(H0)和期望杂合度(HE)的范围分别是0.278到0.994(平均为0.754)和0.556到0.871(平均为0.598)。在本实验中分离得到的SSR标记可用于进一步研究映山红的遗传多样性,遗传结构和居群间的基因流。
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