梨成花相关基因LFY、TFL1和FT的克隆表达与成花调控机制研究

论文摘要

为了解梨成花调控基因表达特性,以及不同栽培措施对成花的影响,本研究以梨为试材,克隆了LFY、TFL1和FT基因,并探讨了成花相关基因的时空表达特性；通过拉枝和外源激素处理,观察和解析其对成花率、成花相关基因表达、以及内源激素和营养物质含量的影响。具体研究结果如下：1.以‘金坠’梨为试材,分别克隆了LFY同源基因PbLFY片段,以及TFL1同源基因PbTFL1（KF240776）、FT同源基因PbFT（KF240775）和PbFTDNA的全长,并对其基因结构进行了分析,结果表明：PbFT基因含有四个外显子和三个内含子。PbLFY、PbTFL1和PbFT均含有PEBP结构域,但是PbTFLl和PbFT的同源性达60%,属FT/TFL1基因家族,但是二者的保守位点存在差异。系统进化分析表明,这三个基因高度保守,尤其是LFY基因,TFL1基因和FT基因在进化上表现不同模式,TFL1在进化上比FT快,在进化过程中有较大分化产生。蛋白质的性质方面,三个基因的二级结构,呈现各自特点；LFY属酸性不稳定蛋白,有两个疏水结构域,TFL1和FT属碱性不稳定蛋白,没有跨膜结构。2.以‘金坠’梨为试材研究成花相关基因的时空表达模式,结合石蜡切片结果,对不同组织器官和花芽发育的不同时期样品进行实时定量PCR分析表明,PbLFY在花芽中表达量最高,在嫩叶和雄蕊中不表达,在花芽开始分化期表达量升高,并维持着较高的表达水平,在花器官原基出现时达到最大值；PbTFL在花芽中表达水平最高,在嫩叶、成熟花和花器官中不表达,在花芽发育的早期表达量最高,并逐渐下降,花芽开始分化时表达量迅速下降；PbFT在各组织器官中都有表达,在成熟叶片中表达量最高,花芽中表达量次之,花芽发育早期表达量较低,并逐步增加,花芽开始分化时表达量最高。这3个基因表达模式的差异,表明它们在梨成花的过程中起到不同的作用,PbLFY和PbFT表现为促进成花转变,TFL1主要表现抑制成花作用。3.以‘翠冠’梨为试材,春季对其进行90°拉枝处理,研究其对成花相关基因表达、内源激素和营养物质含量的影响,结果表明：90°拉枝处理提高了‘翠冠’梨的成花率。拉枝处理后,成花促进基因LFY和FT的表达量上升,成花抑制基因TFL1的表达量下降；花芽分化促进类激素ZT和ABA含量的上升,抑制类激素GA3和IAA含量下降；C/N显著提高,淀粉在花芽分化期间大量积累。相关性分析表明,成花相关基因表达、内源激素和营养物质之间也相互影响。4.以5年生未开花的‘满天红’ב砀山酥梨’实生苗为试材,在花芽分化期对实生苗进行激素喷施,处理组Ⅰ为喷施6-BA,处理组Ⅱ为喷施Eth,处理组Ⅲ为喷施二者的混合液,对照为清水。结果表明：激素处理能够促进梨树实生苗成花,花芽个数较对照显著增多,处理组Ⅲ和处理组Ⅰ的效果要优于处理组Ⅱ。激素处理促进了花芽分化期间FT和LFY基因的表达,抑制了TFL1基因的表达；同时提高了花芽内花芽分化促进类激素ZT和ABA的含量,降低了抑制类激素GA3和IAA的含量,提高了花芽内C/N值和淀粉含量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 第一章 文献综述
• 1 梨成花机理研究的意义
• 2 植物开花途径
• 2.1 光周期对成花的调控
• 2.2 赤霉素对成花的调控
• 2.3 开花抑制因子
• 2.4 春化作用
• 2.5 成花的自主调控
• 2.6 开花途径整合因子
• 3 成花相关基因的研究进展
• 3.1 FT/TFL1基因家族
• 4 影响植物成花的生理因素
• 4.1 内源激素对成花的影响
• 4.2 营养物质对成花的影响
• 第二章 成花相关基因LFY,TFL1和FT的克隆
• 摘要
• 1 材料和方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 菌种及试剂
• 1.3 DNA的提取
• 1.4 RNA的提取
• 1.5 cDNA第一链的合成
• 1.6 ‘金坠’梨成花相关基因PbLFY、PbTFL1和PbFT的克隆
• 1.7 序列比对分析
• 2 结果与分析
• 2.1 成花相关基因PbLFY、PbTFL1和PbFT的克隆
• 2.2 PbFT和PbTFL1基因的序列结构分析
• 2.3 LFY、TFL1和FT基因的系统进化分析
• 2.4 PbLFY、PbTFL1和PbFT基因编码蛋白质的分析
• 3 讨论
• 第三章 ‘金坠’梨成花相关基因PbLFY、PbTFL1和PbFT的时空表达特性
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 菌种及试剂
• 1.3 成花相关基因PbLFY、PbTFL1和PbFT的时空表达特性
• 1.4 石蜡切片的制作
• 2 结果与分析
• 2.1 ‘金坠’梨花芽分化时期的观察
• 2.2 PbLFY、PbTFL1和PbFT基因在不同组织器官的表达特性
• 2.3 PbLFY、PbTFL1和PbFT基因在花芽不同发育时期的表达特性
• 3 讨论
• 3.1 ‘金坠’梨PbLFY、PbTFL1和PbFT基因的表达特性
• 3.2 ‘金坠’梨PbLFY、PbTFL1和PbFT基因的相关性
• 第四章 拉枝对‘翠冠’梨成花的影响
• 摘要
• 1 材料和方法
• 1.1 材料
• 1.2 试验设计
• 1.3 拉枝处理对成花相关基因LFY、TFL1和FT表达的影响
• 1.4 花芽内源激素的测定
• 1.5 花芽营养物质含量的测定
• 1.6 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 拉枝对成花率的影响
• 2.2 拉枝对成花相关基因LFY、TFL1和FT表达的影响
• 2.3 拉枝对花芽内源激素的影响
• 2.4 拉枝处理对花芽内主要营养物质的影响
• 2.5 拉枝处理后影响成花各因素之间的相关性分析
• 3 讨论
• 第五章 外源激素对梨杂种后代成花的影响
• 摘要
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料
• 1.2 激素处理对成花相关基因LFY、TFL1和FT表达的影响
• 1.3 激素处理对花芽内源激素的影响
• 2 结果与分析
• 2.1 外源激素对形成花芽个数的影响
• 2.3 外源激素对成花相关基因LFY、TFL1和FT表达的影响
• 2.4 外源激素对花芽内源激素含量的影响
• 2.5 外源激素对花芽营养物质的影响
• 2.6 各成花因素之间的相关性分析
• 3 讨论
• 全文结论
• 主要创新点
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢