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青蒿(Artemisia annua L.),又称作黄花蒿,属于菊科(Asteraceae)蒿属(Artemisia)一年生草本植物,短日照植物。其次生代谢产物青蒿素是目前抗疟药中效果最好、毒性最低的药物。青蒿素主要是从青蒿植株的地上部分提取出来,研究表明,叶片和花表面的腺毛是青蒿素的主要储存部位,且青蒿的最佳收获时期是开花前期,此时青蒿素含量最高。因此,青蒿成花调控的研究非常重要。而植物中FLOWERING LOCUS T(FT)同源基因是不同成花途径的整合因子,是植物成花中的研究热点,因此本实验在青蒿中克隆了FT同源基因AaFTL1和AaFTL2,然后对两个基因的功能进行了研究,进而通过反义抑制AaFTL2的表达,最终获得了延迟成花的青蒿株系,由此证明了AaFTL2具有调控青蒿成花的功能,具体研究内容如下:
1、本研究首先从青蒿中克隆得到了AaFTL1和AaFTL2基因,二者的cDNA序列长度均为525bp,相似度高达91%。AaFTL1和AaFTL2基因的ORF可编码174个氨基酸,具有磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP)家族的蛋白结构域,并且与菊科植物中的FT同源基因亲缘关系较近。但是二者在关键位点的氨基酸有所不同,因此二者在青蒿成花调控中可能具有不同的功能。
2、通过RT-Q-PCR对AaFTL1和AaFTL2基因在青蒿不同组织中的表达水平进行分析,发现AaFTL1和AaFTL2基因在成熟叶片中表达量皆为最高,这一结论与FT同源基因在叶片中产生FT蛋白是一致的,成熟叶片较幼嫩叶片发育更完全,因此FT基因能够大量表达。
3、酵母双杂交试验表明AaFTL1和AaFTL2分别与AaFD1能够在酵母双杂交系统中互作,证明了AaFTL1和AaFTL2属于FT同源基因。
4、光照诱导处理表明AaFTL1受长日照诱导,而AaFTL2则受短日照诱导。而青蒿属于短日照植物能够响应短日照诱导,因此AaFTL2更可能在青蒿成花调控中发挥作用。
5、过表达AaFTL1的转基因拟南芥成花时间同野生型拟南芥基本一致,没有提前开花的表现。而过表达AaFTL2的转基因拟南芥成花时间提前,平均时间比野生型拟南芥早7至10天,这证明了AaFTL2的成花调控作用。
6、反义抑制AaFTL2表达的转基因青蒿开花时间比野生型青蒿晚5-34天不等,这对于延迟青蒿成花、提高青蒿生物量具有重大意义。
1、本研究首先从青蒿中克隆得到了AaFTL1和AaFTL2基因,二者的cDNA序列长度均为525bp,相似度高达91%。AaFTL1和AaFTL2基因的ORF可编码174个氨基酸,具有磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP)家族的蛋白结构域,并且与菊科植物中的FT同源基因亲缘关系较近。但是二者在关键位点的氨基酸有所不同,因此二者在青蒿成花调控中可能具有不同的功能。
2、通过RT-Q-PCR对AaFTL1和AaFTL2基因在青蒿不同组织中的表达水平进行分析,发现AaFTL1和AaFTL2基因在成熟叶片中表达量皆为最高,这一结论与FT同源基因在叶片中产生FT蛋白是一致的,成熟叶片较幼嫩叶片发育更完全,因此FT基因能够大量表达。
3、酵母双杂交试验表明AaFTL1和AaFTL2分别与AaFD1能够在酵母双杂交系统中互作,证明了AaFTL1和AaFTL2属于FT同源基因。
4、光照诱导处理表明AaFTL1受长日照诱导,而AaFTL2则受短日照诱导。而青蒿属于短日照植物能够响应短日照诱导,因此AaFTL2更可能在青蒿成花调控中发挥作用。
5、过表达AaFTL1的转基因拟南芥成花时间同野生型拟南芥基本一致,没有提前开花的表现。而过表达AaFTL2的转基因拟南芥成花时间提前,平均时间比野生型拟南芥早7至10天,这证明了AaFTL2的成花调控作用。
6、反义抑制AaFTL2表达的转基因青蒿开花时间比野生型青蒿晚5-34天不等,这对于延迟青蒿成花、提高青蒿生物量具有重大意义。