竹类植物开花时间相关基因的克隆与功能分析

摘要

花发育是有花植物生活史中一个极其重要而复杂的事件，它既涉及到细胞的分裂与分化，又涉及到组织和器官的形成，它既受环境因子的影响，又受自身生理信号的调控，它是一系列基因表达综合作用的结果。本论文在本实验室已克隆到一些麻竹MADS-box基因的基础上, 对其中两个基因进行了功能分析；同时，通过TD-PCR方法从草丝竹的总DNA中克隆了其CO-like基因的全长，并利用GENSCAN在线预测了其结构。主要研究结果如下： 1 DlMADS8的表达模式 以引种栽培的麻竹的花为材料，进行RT-PCR和RNA原位杂交实验，结果表明，DlMADS8在麻竹成熟花的雄蕊表达强烈，主要集中在花粉囊和花粉粒，在雌蕊和内稃有微弱的表达，而在外稃和颖片中不表达。该表达模式与水稻的OSMADS5的表达模式极为相似。DlMADS8和 OSMADS5均为SEP-like基因，DlMADS8可能只是麻竹中多个SEP-like基因中的一个。 2 DlMADS8和DlMADS18基因的异位表达 利用双元载体pCambia2301和pWM101构建了一个含GUS报告基因和NPTⅡ基因的中间表达载体pCambia2301-101。将DlMADS8和DlMADS18分别置于CaMV35S启动子下转化拟南芥。35S：DlMADS8转基因的拟南芥植株叶卷曲，开花时间提前，抽苔后表现出三种不同的表型。表型Ⅰ植株不产生二级花序，Northern杂交只检测到很弱的信号，DlMADS8可能与拟南芥的内源基因发生了共抑制；表型Ⅱ植株茎生叶严重卷曲，花瓣和花萼发育迟缓，不能完全覆盖雌雄蕊；表型Ⅲ植株抽苔后产生顶花，顶端优势明显减弱，二级花序发达。表型Ⅱ、Ⅲ植株均检测到很强的DlMADS8表达信号。35S：DlMADS18转基因高表达植株开花时间明显提前、叶卷曲、植株矮小、产生顶花。总之，DlMADS8和DlMADS18可能参与调控麻竹的开花时间，其表达可能受BA的诱导。 3 竹类植物CO-like基因的克隆 以灌木状竹类植物草丝竹（Yushania andropogonoides）的总DNA为模板，通过TD-PCR和常规PCR方法克隆到一个CO-like基因YaCO1。GENSCAN在线预测结果表明，该基因有一个长达567bp的内含子，开放读码框长1032bp，推导编码344个氨基酸，与小麦的TaHd1的氨基酸相同率最高（64﹪）。在氨基酸序列的氨基端，有一个类似锌指蛋白的B-box结构域（Cx2 Cx8 Cx7 Cx2 Cx4 Hx8H），羧基端有一个由43个氨基酸组成的CCT结构域。