中国水仙(Narcissus tazetta var.chinensis)NFT1基因在开花和休眠中的功能分析

2020-12-301060 views

论文摘要

中国水仙Narcissus tazetta var. chinensis)是石蒜科水仙属多年生草本植物,在其生活周期中有长达4个多月的夏季休眠阶段,五月至七月底是生理性休眠时期,七月底至九月初是生态型休眠阶段。三年生的鳞茎在生理性休眠结束时进行花芽分化,因此研究水仙休眠和开花的分子机制对水仙生长发育的调控至关重要。FT已被广泛接受为调控开花时间的“开花素”,近年来该因子也被认为是调控冬季休眠的重要元件。我们实验室前期从水仙中克隆出一个FT同源基因,NFTl基因,但NFT1基因在水仙中的功能并不清楚,本研究通过NFT1在水仙中的表达模式、NFTl的表达与影响水仙休眠与开花的因素之间的关系,以及通过异源表达系统分析了NFT1基因在水仙开花和休眠中可能的功能。得到的主要结果有:1.异源表达NFTl可以促进拟南芥开花提前。通过异源表达NFTl基因系统,把35S::NFTl基因转入到拟南芥野生型Col及ft缺失突变体ft-3(Ler背景)中,使NFTI基因在拟南芥中遍在过量表达。野生型转化子可以提前开花,约提前7.10天;ft3背景的转化子可以使突变体的晚花表型得到部分回复,转化子比突变体提前开花2-3周;同时ft3突变体转化子的花型也接近于Ler野生型。进一步通过RT-PCR及qRT-PCR分析转化子中NFTl及FT的下游基因SOCl的表达水平发现,转化子中的NFT1都过量表达,SOC1在转化子中表达量都较转化亲本中高,这和转化子开花提前相一致。2.水仙中NFTl的表达与花芽分化关系密切。通过qRT-PCR的方法分析了自然条件下NFT1的表达与花芽分化进程的关系,发现NFT1在三年生鳞茎芽点中的表达峰值出现在花芽分化起始的7月底和8月初。3.高温和乙烯促进水仙的花芽分化可能通过NFTl的表达实现。鳞茎储存期间给予30℃C高温处理提高了二、三年生鳞茎的抽薹率,通过qRT-PCR分析发现高温能够提高NFTl的转录表达;鳞茎储存期间不同时期给予乙烯处理发现,在8月初进行乙烯处理可以明显提高二、三年生鳞茎的抽薹率,而乙烯处理一到两周内NFTl的转录表达显著提高,这说明NFT1的表达上调与水仙开花存在密切相关性,而鳞茎储存期间给予15℃低温处理同样上调NFT1的表达却抽薹率极低,这说明水仙的开花需要其它开花调控因子的协调作用。4.水仙中NFT1的表达与休眠的关系密切。通过qRT-PCR的方法分析了自然条件下NFTl的表达与休眠、花芽分化进程的关系,连续两年的研究结果表明NFT1在一、二、三年生鳞茎芽点中的表达模式基本一致,都在进入休眠时表达下调,在生理性休眠期间表达很低,而在7月底和8月初NFT1的表达出现峰值,说明NFT1的表达的上调与水仙生理性休眠解除和花芽分化密切相关;进一步对叶片中NFTl的表达分析发现,在进行营养生长时期,叶片中该基因的表达随温度升高而表达增加,叶片和芽点中NFT1在营养生长时期相对表达量较高,在进入休眠时下调,在生理性休眠期间表达极低。综上所述,NFTl基因可以促进异源植物开花,其表达水平的峰值在水仙中与花芽分化和生理性休眠解除时间一致,能够促进水仙花芽分化的高温、提高开花率和促进休眠解除的乙烯处理都能提高水仙鳞茎中NFT1基因的表达,这些结果表明NFTl基因在水仙开花和休眠的调控中至关重要,进一步对NFT1如何与其它相关基因协同调控水仙的开花与休眠将有助于阐明水仙的发育机制。

论文目录

  • 论文摘要
  • Abstract
  • 第一章 综述
  • 1 植物休眠的分子机制
  • 2 开花相关的调节
  • 3 开花和休眠的共同调节机制
  • 4 影响开花和休眠的因素
  • 5 中国水仙的研究现状及研究意义
  • 第二章 中国水仙NFT1基因的表达与开花和休眠的关系
  • 前言
  • 1 材料和方法
  • 2 结果与分析
  • 2.1 中国水仙NFT1基因与开花的关系
  • 2.1.1 NFT1基因在水仙中的空间特异性表达
  • 2.1.2 NFT1基因在水仙三年生鳞生长点中的表达模式
  • 2.1.3 一天内叶片中NFT1的表达量变化
  • 2.1.4 异源表达的中国水仙NFT1基因对拟南芥开花的影响
  • 2.2 鳞茎储存期间温度与水仙开花及NFT1表达的影响
  • 2.2.1 不同的温度处理水仙鳞茎对发芽和抽薹的影响
  • 2.2.2 不同温度处理的水仙鳞茎对芽点中NFT1表达量的影响
  • 2.3 鳞茎储存期间不同时期施加外源乙烯与水仙开花及NFT1表达的影响
  • 2.3.1 不同时期外源乙烯处理水仙鳞茎对解除休眠与抽薹的影响
  • 2.3.2 不同时期外源乙烯处理的水仙鳞茎芽点中NFT1相对表达量的变化
  • 2.4 全光照条件和全黑暗条件处理水仙鳞茎对NFT1表达量的影响
  • 2.5 中国水仙NFT1基因与休眠的关系
  • 2.5.1 NFT1基因在一、二、三年生鳞茎芽点中的表达量变化
  • 2.5.2 中国水仙从生长转入休眠NFT1在叶片和生长点中的表达量变化
  • 3 讨论
  • 3.1 中国水仙NFT1基因与开花的关系
  • 3.2 高温的积累是水仙开花的必要条件
  • 3.3 中国水仙NFT1基因和休眠的关系
  • 全文总结与展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 相关论文文献

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