小麦bZIP基因TaGBF参与植物开花调控机制研究

摘要

光是植物从种子萌发到成熟开花的生长发育过程中一个非常重要的环境因素。植物体内有不同的光受体来感知自然界中不同波段的光，蓝光特异性的受体是隐花色素。已有的研究表明，隐花色素参与到调控植物开花过程中，主要参与到光周期途径中。
　　在对山融3号进行耐盐机制芯片分析后，发现了可以应答盐胁迫响应的基因TaGBF。实验室现有研究表明:TaGBF是蓝光信号通路基因，参与光形态建成，是隐花色素的上位基因。进一步研究中发现，TaGBF拟南芥过表达系成苗表现出晚花的表型，我们推测在小麦中该基因的表达可能对小麦花器官形成有抑制作用，可能是蓝光受体通路和光周期途径交叉互作的关键点，参与调控复杂的植物开花通路。本研究主要获得以下结果:
　　1.TaGBF基因对CO基因的调控
　　在过表达TaGBF拟南芥以及过表达TaGBF转基因小麦中CO基因的表达受到抑制。进一步研究发现，在转录水平上，TaGBF拟南芥过表达系中，CO基因的相关调控因子，如CDF1、CDF2、FKF1、FBH1、FBH2、FBH3、FBH4、ELF3和COP1的表达模式未发生显著性变化。TaGBF拟南芥过表达系与co-2突变体的杂交结果显著，推测TaGBF是CO基因的上位基因。
　　2.TaGBF基因对FT基因的调控
　　在TaGBF过表达拟南芥以及TaGBF过表达转基因小麦中，FT基因的表达受到抑制。进一步研究发现，TaGBF基因在长日照下除了会影响CO基因的表达量还可以影响FT基因的表达量，如在不同的co-2/TaGBFox杂交株系中，TaGBF基因的表达量越高，对应的开花时间越晚，FT基因的表达量越低。通过和CIB过表达拟南芥杂交，进一步发现TaGBF基因可以消除CIB基因对FT基因表达的促进作用，说明TaGBF过表达拟南芥可能通过抑制FT基因的表达延迟开花时间。
　　3.TaGBF基因与GA途径的关系
　　过表达TaGBF拟南芥在短日照下表现出严重晚花的表型。进一步研究显示， TaGBF过表达拟南芥对赤霉素不敏感。通过对野生型和TaGBF过表达拟南芥喷洒赤霉素，发现TaGBF过表达拟南芥未表现出像野生型一样的提早开花的现象。对TaGBF过表达拟南芥中赤霉素合成和降解相关基因的分析显示，赤霉素合成基因的表达受到了抑制而降解基因却得到了促进。
　　4.过表达TaGBF基因对拟南芥叶片发育的影响
　　短日照下， TaGBF过表达拟南芥植株的叶片面积较野生型拟南芥显著增加。进一步研究显示， TaGBF过表达拟南芥中，控制叶片细胞数目的基因如GRFs和TCPs的表达显著改变，表明TaGBF可能通过影响叶片细胞数目改变叶面积。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 文献综述

1 蓝光信号转导途径

1．1 光和植物生长发育

1．2 蓝光受体和光信号转导途径

1．3 蓝光转导途径中的转录因子GBF

2 植物开花调控的研究进展

2．1 植物开花调控途径

2．2 光周期途径

2．3 赤霉素途径

3 蓝光信号参与调控植物开花的研究进展

3．1 隐花色素CRY2调控植物开花

3．2 CRY2参与COP1泛素化降解途径调控植物开花

3．3 CRY2参与ELF3生物钟基因调控植物开花

3．4 CRY2与CIB1相互作用调控植物开花

4 小麦开花的研究进展

5 叶片发育研究进展

6 本研究的目的及意义

第二章 材料与方法

1 实验材料和试剂

1．1 植物材料

1．2 植物材料的培养和处理

1．3 菌株

1．4 主要试剂溶液

2 实验方法

2．1 RNA的提取及反转录

2．2 小麦转基因株系的构建

2．3 拟南芥的有性杂交

2．4 拟南芥开花相关Marker基因表达模式分析

2．5 拟南芥开花时间统计

2．6 叶片面积的测量

第三章 实验结果及分析

1 TaGBF拟南芥过表达系开花表型

2 TaGBF拟南芥过表达系开花相关Marker基因的表达分析

3 TaGBF拟南芥过表达系光周期相关基因的表达模式

4 TaGBF基因与光周期途径基因的关系

5 TaGBF拟南芥过表达系和co突变体杂交后开花表型

6 TaGBF拟南芥过表达系和CIB过表达系杂交系后开花表型

7 小麦中光周期途径相关基因和TaGBF基因的表达模式

8 TaGBF小麦过表达系的开花表型

9 TaGBF小麦过表达系中光周期途径相关基因的表达模式

10 赤霉素对TaGBF拟南芥过表达系的作用

11 TaGBF拟南芥过表达系中赤霉素合成和降解Marker基因表达分析

12 TaGBF拟南芥过表达系叶片大小

13 TaGBF拟南芥过表达系叶片发育Marker基因表达分析

第四章 讨论

1 TaGBF基因对CO基因的调控

2 TaGBF基因对FT基因的调控

3 TaGBF基因与GA途径的关系

4 过表达TaGBF基因对拟南芥叶片发育的影响

5 下一步实验计划

附录

参考文献

致谢