大豆光周期的分析体系建立及相关基因的研究

来源 :莱阳农学院 青岛农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dianshenshizhe
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开花是高等植物个体发育的中心环节,光周期是调节开花启动的主要环境因子之一。近年来通过对模式植物拟南芥的遗传研究、基因分离及功能分析,使人们对光周期诱导开花的分子机制有了较深入的认识。 大豆是重要的经济作物,其开花时间对光周期很敏感。大豆的引种工作常因地区、纬度的差异而失败。因此,深入地理解大豆开花机制为解决大豆的光周期广适性提供了一个新方法。 本实验以大豆栽培品种“垦农18”(GlycinemaxL.cvKennong18)为材料,通过建立大豆光周期开花分析体系,研究和探讨了大豆开花相关基因的表达模式。主要结果如下: 1、在不同的光周期条件播种,确定了大豆供试品种“垦农18”的临界日长在12-14h左右,以开花时间和叶片数(主要是复叶数)为开花指标。实验最终采取8h/16h(光/暗)为短日光周期条件(SD)以及18h/6h(光/暗)为长日光周期(LD)。在短日条件下,单叶作为诱导器官,大豆材料完全开花需要的光周期诱导数为七天。并且,在单叶完全展开的之后,就能够接收光周期的诱导。大豆单叶在开花诱导过程中具有明显作用,但是,随着植物的发育,由于复叶的出现并参与花的诱导,单叶的作用逐渐减弱。 2、在大豆的生长发育过程中,大豆中光周期相关基因CRY2和SOC1具有高表达量,可能对调节大豆开花有重要作用,CO和FT可能是在低水平发挥调节作用。这种短日的光周期调控作用与拟南芥中光周期的调控作用存在相似性;在大豆中也存在由LHY、CCA1和TOC1组成的生物钟;同时,自主途径相关的基因ESD4,FLC,FCA,LD和FPA可能参与大豆短日的光周期调控,即抑制植物的开花。而FCA、LD和FPA对开花抑制因子FLC具有抑制作用。这与长日植物拟南芥中同源基因调控开花的机理相似。 3、在对单叶完全展开后去除所有新生叶片的单叶中的基因表达研究结果表明:大豆单叶中开花基因的表达模式与整株植物的相似,单叶的开花基因表达模式可以代表整株植物的表达特点。 4、比较了大豆中与拟南芥、水稻生物钟节律基因表达规律:生物钟基因LHY和CCA1和光周期相关基因CO和GImRNA的表达丰度都是在黎明时表现峰值,而后逐渐降低。结果暗示,光周期作用在调控植物开花过程中,起到了比植物进化更为重要的作用。因此,不论单、双子叶植物,生物钟基因的开花表达模式与光周期密切相关,从而调控植物开花。 综上所述,本实验建立了一个适合于研究大豆开花机制的研究体系,同时实验结果证实,通过与水稻和拟南芥的开花机制相对比,大豆的开花机制与水稻更为相似。
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