玉兰花芽分化形态观察及转录组分析

摘要

木兰属(Magnolia)植物花型独特，花色丰富，具有良好的观赏价值，然而目前关于其花芽分化过程及相关机理研究尚不明确。本研究以木兰属的望春玉兰(M.biondii)、白玉兰（M.denudata）、‘红运’二乔玉兰（M.×soulangeana‘Red lucky’）、景宁木兰（M.sinostellata）为材料通过石蜡切片观察了4种玉兰花芽分化过程，随后对景宁木兰花芽分化各时期的花芽进行了转录组分析，并对筛选出来的相关基因进行了表达分析。结果如下:　　(1)4种玉兰在4月底到6月中上旬之间进行花芽分化;白玉兰、红运二乔玉兰和景宁木兰的花芽分化过程可以划分为未分化期、花芽分化初期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期5个时期，望春玉兰可以分为未分化期、花芽分化初期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊原基分化期和雌蕊原基分化期6个时期。在分化过程中，4种玉兰的花芽原基都伸长变宽，由外而内逐步出现多轮凸起的小点，随后分化成花器官原基;雄蕊原基和雌蕊原基在生长锥上都是多轮环状排列，每轮原基几乎同时出现。　　(2)通过高通量测序获得了景宁木兰5个花芽分化阶段的基因52441个，其中11592个呈现显著差异(FDR＜0.05)。显著差异基因在数据库中经过BLAST注释，GO功能主要富集在371条目上(P＜0.05)，涉及135条KEGG通路，在36条路径中呈现显著富集(P＜0.05)。　　(3)景宁木兰花芽分化的差异基因中有82个参与了成花转变的6大途径。景宁木兰花芽分化的过程中，在光周期途径中感受蓝光的CRY表达量逐渐减少，促进了GI和CO表达量的增加;自主途径和春化途径中调控成花的FY、FPA、FRI表达量逐渐增加;感受赤霉素信号的LFY基因表达量逐渐上升;参与成花自主途径，温度途径和年龄途径的SPLs基因表达量增加。此外，20个MADS-box和AP2家族转录基因参与了花器官原基的形成，qRT-PCR的结果进一步验证了基因的功能。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 植物花芽分化

1．1．1 植物的花芽分化过程

1．1．2 植物成花过程与花芽分化的几种假说

1．2 影响植物花芽分化的主要因素

1．2．1 环境因素对花芽分化的影响

1．2．2 内源激素对花芽分化的影响

1．3 花芽分化的分子机理研究

1．3．1 植物的成花转变

1．3．2 花发育模型研究发展

1．3．3 成花关键基因的研究

1．4 木兰属植物的花芽分化研究现状

1．5 研究目的、内容与意义

2 玉兰花芽分化时期及形态研究

2．1 材料与方法

2．1．1 植物材料

2．1．2 试验方法

2．2 结果与分析

2．2．14种玉兰花芽分化的时间进程

2．2．24种玉兰花芽分化的形态变化

2．3 讨论

3 景宁木兰花芽分化的转录组分析

3．1 材料与方法

3．1．1 植物材料

3．1．2 试验方法

3．2 结果与分析

3．2．1RNA提取质量检测

3．2．2 转录组测序数据及质量评估

3．2．3 基因功能注释

3．2．4 花芽分化各阶段差异基因的表达分析

3．2．5 成花转变相关基因差异表达分析

3．2．6 转录因子在花芽分化过程中的表达分析

3．3 讨论

3．3．1 景宁木兰花芽分化过程的基因变化

3．3．2 景宁木兰的成花途径

3．3．3 景宁木兰花芽分化过程中转录因子的作用

4 景宁木兰花芽分化关键基因的表达模式分析

4．1 材料与方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验方法

4．2 结果与分析

4．2．1 花芽分化相关基因的表达模式验证

4．2．2 景宁木兰花发育模式的预测

4．3 讨论

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

个人简介

致谢