小麦VRN2基因功能分析及长日照促进开花早期反应基因的鉴定

摘要

成花转变是植物生长发育的核心过程，小麦（Tritieum aestivum L.）作为一种重要的粮食作物，春化作用和光周期现象是影响其成花转变的重要因素。春化作用是指小麦在开花前需要经过一段时间的低温处理，才具备开花的能力。遗传学研究表明，小麦的春化作用主要受VRN1、VRN2、VRN3等遗传位点的调控，为了进一步研究春化作用对小麦VRN2的影响，本研究以烟农15小麦为材料分离了小麦VRN2位点的ZCCT1和ZCCT2基因，利用农杆菌转化技术异源转化二穗短柄草初步验证其功能。
　　光周期现象是指小麦开花过程需要经过一个长日照信号的诱导，才具备开花的能力。完成春化作用的冬性半冬性小麦或春小麦生长在短日照时开花很晚或不开花，而置于长日照时能够迅速开花，所以小麦中存在一个由长日照诱导产生的成花信号及相应的成花相关信号转导途径，但目前对这一信号转导途径的了解非常不足。本课题采用表达谱分析、芯片技术和小RNA分析对短日照向长日照shiR条件下的四个样本进行分析，找出差异表达基因，这些早期反应基因有可能是影响开花时间的差异表达的小麦新基因，也有可能是非编码基因如小RNA和non-coding RNA，这将为进一步探讨小麦的光周期控制开花的机理及长日照促进小麦开花的信号转导途径的研究提供极好的基础。
　　目前Ubi∷ZCCT-A1和Ubi∷ZCCT-D1转基因二穗短柄草Bd21与同时期的野生型相比出现了一定程度的晚花现象，经过三周的春化处理，晚花表型有一定程度的恢复，结果表明过表达ZCCT1会增加短柄草Bd21的春化需求。
　　经过对表达谱高通量测序和芯片的生物信息学分析，分别找到差异表达显著的基因1093个和228个，其中二者的重叠部分10个，并对这十个基因进行了功能注释和GO功能分析，同时进行了qRT-PCR的定量验证，结果与转录组和芯片分析结果一致。另外，对小RNA转录组也进行了差异表达基因分析，找出差异表达显著的miRNA，对其进行了qRT-PCR表达量验证同时预测了其可能的靶基因，并对靶基因做了GO功能分析。