GhGDEF3在非洲菊过渡花伸长生长中的作用研究

摘要

非洲菊(Gerbera hybrida)为菊科大丁草属多年生常绿宿根草本花卉，为世界五大切花之一。其花由边缘舌花、过渡花和盘花构成，并以过渡花的长度和有无分为单瓣、半重瓣和重瓣三种花型。本实验运用重瓣‘粉秀’非洲菊及其半重瓣突变体为研究对象，选取能够代表花发育的4个时期，从表型比较分析、蛋白互作、时空表达特性和病毒沉默以及异源转化拟南芥等试验，探究GhGDEF3在重瓣非洲菊过渡花伸长生长作用，为非洲菊在花型方面的研究提供理论指导。本文取得的主要结果如下：　　1、通过对重瓣 ‘粉秀’及其半重瓣突变体非洲菊花序的各组成部分的表型对比分析发现，组成两种花型的边缘舌花、过渡花和中央盘花花瓣数目之和没有显著差异，边缘舌花花瓣数目也无差异，但过渡花重瓣型的花瓣数目极显著多于半重瓣型，而盘花中重瓣型的花瓣数量极显著低于半重瓣型。与半重瓣型相比，重瓣型的‘粉秀’非洲菊在中央盘花的边缘多出了一种雄蕊未完全退化的小花结构，这种小花的雄蕊越退化，其大小就越接近于过渡花，过渡花的长度也越长，花的重瓣程度也越深。　　2、系统进化树和氨基酸序列分析表明, GhGDEF3为典型的MADS-box蛋白，属于euAP3进化分支。　　3、构建非洲菊GhGDEF1、GhGDEF2、GhGDEF3和GhGGLO1基因的酵母双杂交的诱饵载体和捕获载体进行酵母双杂交实验，结果表明， GhGDEF3与GhGGLO1基因之间能进行互作，而与GhGDEF1和GhGDEF2不能进行互作。　　4、采用荧光定量PCR技术，分析了非洲菊GhGDEF3基因在重瓣‘粉秀’非洲菊及其半重瓣突变体的表达特性。结果表明GhGDEF3在重瓣花的过渡花中表达高，雄蕊中表达低；相反在半重瓣突变体中却雄蕊表达高，过渡花表达量低。　　5、构建GhGDEF3基因的植物病毒沉默载体，通过携带GhGDEF3的根癌农杆菌侵染重瓣型‘粉秀’非洲菊花序进行瞬时干涉。结果表明，病毒沉默GhGDEF3基因后重瓣非洲菊过渡花明显变短成为半重瓣花。在基因的表达方面，在边缘舌花、过渡花、盘花和雄蕊中GhGDEF3分别下降了37.91%、51.45%、39.89和46.91，GhGGLO1分别降低了38.91%、40.11%、19.79%和25.23%。　　6、构建 GhGDEF3 基因的超表达载体并异源转化拟南芥，获得转基因 5 株拟南芥植株。转基因拟南芥的花瓣难以展开，大小也明显较野生型短，5株转基因株系花瓣中 GhGDEF3 的表达量均明显比野生型对照高，而转基因拟南芥自身的 B 类基因AP3和PI的表达量却显著下调，说明在转基因拟南芥花中控制花瓣生长的AP3和PI发生了共抑制，造成拟南芥的花瓣生长减少。

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