荔枝四个开花时间相关基因的克隆与功能分析

摘要

荔枝(Litchi chinensisSonn.)作为华南地区特产的经济型水果,因其营养丰富,品质优良深受消费者喜爱,对花芽分化的控制是荔枝高产稳产的前提.对荔枝的成花途径的分子机制研究将对其花芽分化提供依据和基础.但关于荔枝光周期与荔枝成花关系的研究还鲜有报道,光周期调控相关基因CONSTANS(CO)在其他植物如菊花、水稻、枇杷等物种中已有深入研究.本研究以光周期相关基因CO为切入点,以荔枝早花品种'三月红'盆栽苗为试材,探究光照时数与成花关系,并通过荧光定量PCR对光周期途径中及其他成花相关基因LcFT1,LcCO,LcGI,LcSOC1-1,LcFD的表达模式以及昼夜节律表达进行了分析;其次,通过转化拟南芥对LcCO,LcSOC1-1,LcFD和 LcGI 进行了功能验证分析;利用双荧光素酶报告基因检测系统对烟草进行瞬时表达检测,来探究光周期关键因子CO与其上下游基因的互相作用关系,以确定一些转录因子对其靶基因LcCO启动子的激活作用,和LcCO转录因子对其下游靶基因启动子的转录激活作用.主要研究内容和结果如下:　　(1)正常光照和全天光照下'三月红'荔枝盆栽成花时间无差异,正常光照下的雌雄花比例比全天光照高.随着整个花芽分化进程的推进,LcFT1、LcCO和LcGI的表达量逐渐升高,LcSOC1-1和LcFD的表达量成平稳状态.在正常光照的昼夜节律表达验证中,LcFT1,LcCO,LcFD和LcGI的表达均呈现昼夜节律变化,LcFT1和LcGI在白天表达量上升,夜间表达量下降,LcCO 在白天表达量下降,夜间表达量上升,并且LcFT1和LcCO的表达量发生升高变化均比光照变化的发生延迟.相比较于正常光照下的昼夜节律变化,LcFT1,LcCO,LcFD和LcGI在全天光照下无昼夜节律变化.LcSOC1-1表达量在正常光照下无明显昼夜节律变化.　　(2)通过农杆菌介导的花序浸染法将LcCO,LcSOC1-1,LcFD和LcGI基因转化拟南芥,发现35S::LcCO,35S::LcSOC1-1,35S::LcFD和35S::LcGI的转基因拟南芥株系比野生型植株开花时间早,抽薹时莲座叶数目比野生型少.说明它们功能保守,可以促进开花.　　(3)通过双荧光素酶报告基因检测试验,发现LcELF3转录因子对LcCO启动子激活作用的LUC/REN值远低于对照组,说明LcELF3转录因子可能对LcCO的表达有抑制作用.LcCO转录因子对LcFT1启动子的激活作用显著高于对照组,表明LcCO转录因子对 LcFT1 启动子有激活表达作用.转录因子 LcGI,LcCDF3 和 LcFKF1 对LcCO 启动子无激活或抑制作用,转录因子 LcCO 对 LcSOC1-1 启动子无激活或抑制作用.

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