大白菜lcc-1突变体生物钟核心基因在不同光周期下的表达分析

摘要

以大白菜生物钟长周期突变体lcc-1及其野生型为研究材料,利用qRT-PCR技术分析大白菜生物钟核心基因(BraCCA1、BraLHY、BraTOC1、BraPRR9/7/5、BraELF3/4、BraLUX、BraGI)在长、短日照条件下转录水平的表达特性以及生物钟节律周期突变体lcc-1和野生型之间的表达差异.结果表明:除了BraPRR7-10、BraPRR5-9以及BraELF3的2个拷贝基因,大部分生物钟相关基因在短日照条件下的相对表达量高于长日照条件;在长、短日照条件下,BraCCA1和BraLHY均在早晨出现高峰,傍晚表达量最低,与BraTOC1 的2个拷贝的基因相互抑制.在长日照条件下,BraTOC1 的2个拷贝基因在突变体中转录水平的相对表达量峰值显著高于野生型,推测BraTOC1基因的表达量升高与lcc-1突变体中的突变基因有关,进而影响了生物钟周期;在长、短日照下, BraPRR9的表达高峰出现在ZT4(光照4 h时),BraPRR7-2以及BraPRR7-10在长日照下的表达延迟至ZT8(光照8 h时),大白菜BraPRR5 的3个拷贝基因的表达高峰也出现在光照8 h,该表达时序与拟南芥PRRs基因依次延迟表达略有不同;BraELF4 的3个拷贝的基因在长日照条件下,均为ZT12时(光照12 h)达到表达的高峰,而在短日照条件下,表达峰值提早至ZT8(黑暗来临时),推测BraELF4基因能够预知黑暗. BraLUX 2个拷贝的基因在长、短日照条件下,其表达高峰均出现在ZT12,其预知黑暗信号的能力不如BraELF4.在大白菜中BraELF4和BraLUX均在傍晚相对表达量高;突变体的BraPRR5-6在长日照条件下表达延迟,这可能与突变基因影响了BraPRR5-6的表达有关.这也说明了不同拷贝基因在长短周期下的表达存在差异,在节律调节中发挥着不同的作用;在长日照条件下,lcc-1突变体中BraGI表达量峰值的时间较野生型延迟,这可能是导致该突变体晚花表型的主要原因.该研究为进一步鉴定突变基因提供了证据,也为揭示生物钟相关基因对不同光周期的适应性反应以及生物钟核心基因调控大白菜农艺性状的调控机制奠定了基础.