發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 01:23

　　 菊花(Chrysanthemum ×morifolium Ramat.)被譽(yù)為“東方之花”,在世界花卉市場上占有重要的份額。能否適時(shí)開花對菊花的周年生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的實(shí)現(xiàn)十分重要。因?yàn)榫栈ㄊ菍Ｐ缘亩倘照罩参?因此在實(shí)際生產(chǎn)中人們主要使用調(diào)整光周期的方式調(diào)控菊花的花期,但存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力成本高等問題。在臨界光周期確定的前提下,成熟態(tài)菊花成花的關(guān)鍵在于其響應(yīng)短日照誘導(dǎo)的敏感性�？焖夙憫�(yīng)短日照誘導(dǎo)開花的菊花品種可以極大地降低生產(chǎn)成本。因此從分子水平上解析菊花響應(yīng)短日照信號(hào)成花的作用機(jī)制至關(guān)重要。通過對高等植物響應(yīng)光周期信號(hào)的成花機(jī)制進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),隱花色素(Cryptochrome,CRY)在特異地識(shí)別誘導(dǎo)型光周期信號(hào)調(diào)控成花上發(fā)揮了重要作用。通過操縱菊花的隱花色素基因改變其對光周期的響應(yīng)特性具有重要的實(shí)際意義。目前關(guān)于植物隱花色素的研究多集中在隱花色素對CO(CONSTANS)蛋白以及FT(FLOWERINGLOCUS T)基因的直接調(diào)控途徑上,關(guān)于隱花色素通過調(diào)控晝夜節(jié)律鐘相關(guān)基因表達(dá)進(jìn)而影響成花轉(zhuǎn)變的機(jī)制還不清楚。由于菊花的遺傳背景比較復(fù)雜,因此關(guān)于菊花響應(yīng)短日照信號(hào)成花的作用機(jī)制研究進(jìn)展緩慢。本研究以菊花的近緣野生種甘菊(Chrysanthemum lavandulifolium)為試驗(yàn)材料,通過對隱花色素調(diào)控甘菊成花轉(zhuǎn)變的功能以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑進(jìn)行研究,以解析隱花色素介導(dǎo)短日照信號(hào)誘導(dǎo)甘菊成花轉(zhuǎn)變的機(jī)制。本研究獲得的主要結(jié)果如下。1.對短日照誘導(dǎo)不同天數(shù)下甘菊莖尖形態(tài)以及葉片中FT/TFL7相關(guān)基因的表達(dá)模式進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),短日照誘導(dǎo)0～8 d時(shí),甘菊莖尖由圓錐狀變?yōu)閳A頂狀,此時(shí)ClFT7響應(yīng)短日照的誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá),而ClFT2隨著短日照的誘導(dǎo)呈下調(diào)表達(dá)。說明短日照誘導(dǎo)0～8 d是甘菊成花轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段。利用3' RACE技術(shù),從甘菊轉(zhuǎn)錄組里分離得到了 3個(gè)甘菊隱花色素基因的全長cDNA序列,分別命名為ClCRY1a、ClCRY1b和ClCRY2。對ClCRYs響應(yīng)短日照誘導(dǎo)的表達(dá)模式進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),短日照誘導(dǎo)0～8 d時(shí)3個(gè)ClCRYs均呈現(xiàn)出上調(diào)表達(dá)。進(jìn)一步對甘菊成花轉(zhuǎn)變關(guān)鍵階段中ClCRYs在長日照(16 h光照/8 h黑暗)和短日照(12 h光照/12 h黑暗)條件下的表達(dá)模式進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),ZT(Zeitgeber Time)=12～24 h時(shí)ClCRY1a在短日照條件下的表達(dá)量高于長日照;ClCRY1b和ClCRY2在短日照條件下的表達(dá)量均高于長日照。上述結(jié)果說明,ClCRYs可能參與了甘菊響應(yīng)短日照的成花轉(zhuǎn)變。2.對分別過表達(dá)ClCR Y1a、ClCRY1b和ClCRY2的轉(zhuǎn)基因擬南芥的成花表型以及成花相關(guān)基因的表達(dá)模式進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),長日照和短日照(8 h光照/16 h黑暗)條件下,轉(zhuǎn)基因植株蓮座葉片中FT基因的表達(dá)均發(fā)生上調(diào),致使轉(zhuǎn)基因擬南芥開花時(shí)間顯著提前。上述結(jié)果說明3個(gè)ClCRYs均能促進(jìn)成花轉(zhuǎn)變。3.將3個(gè)ClCRYs基因分別在甘菊中過表達(dá),并對野生型和轉(zhuǎn)基因甘菊的成花表型和光周期途徑中成花相關(guān)基因的表達(dá)水平進(jìn)行比較分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)野生型甘菊需要48.8 d的短日照才能開花;而轉(zhuǎn)基因甘菊僅需33.2～41.7 d的短日照便能開花。ClCRY1a 通過上調(diào) ClELF4、ClPRR37、ClZTL、ClFKF1、ClCOL1、ClCOL2、ClCOL4和ClCOL5的表達(dá),抑制ClPRR73和CtRVE8的表達(dá)從而促進(jìn)CTFT7的表達(dá);ClCRY1b通過上調(diào) ClELF4、ClPRR37、CtZTL、ClFKF1、ClGl-1、ClGI-2、ClCOLl、C7COL2、ClCOL4和ClCOL5的表達(dá),抑制ClRVE8的表達(dá)從而促進(jìn)ClFT7的表達(dá);ClCRY2上調(diào) ClPRR5、ClZTL、ClFKF1、ClGI-1、ClGI-2、ClCOL1、ClCOL4和 C7COL5 的表達(dá);抑制 C7ELF3、ClELF4、ClLHY、ClPRR73和ClRVE8的表達(dá)從而促進(jìn)ClFT1的表達(dá)。上述結(jié)果表明,C7CRYs能夠通過上調(diào)晝夜節(jié)律鐘相關(guān)基因、ClCOLs和ClFT1的表達(dá)增強(qiáng)甘菊響應(yīng)短日照成花的敏感性。4.以甘菊成花轉(zhuǎn)變關(guān)鍵階段的中部葉片為材料構(gòu)建酵母雙雜交cDNA文庫,以CICRYs為誘餌對該文庫進(jìn)行篩選,獲得了一個(gè)晝夜節(jié)律鐘蛋白CIRVE8。通過對CIRVE8 與 CICRYs 以及甘菊成花的關(guān)鍵 CICOLs 蛋白(CICOL1、CICOL2、CICOL4和CICOL5)間的互作模式進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),CIRVE8既能與CICRYs發(fā)生互作也能與CICOLs蛋白發(fā)生互作,而CICRYs與CICOLs蛋白之間不存在直接相互作用。據(jù)此提出,CIRVE8可能是CICRYs介導(dǎo)短日照信號(hào)成花過程中的一個(gè)重要信號(hào)蛋白。綜合上述研究結(jié)果,作者總結(jié)出甘菊隱花色素識(shí)別光周期信號(hào)調(diào)控成花轉(zhuǎn)變的作用模型:甘菊依賴葉片中的隱花色素識(shí)別外界環(huán)境中的短日照信號(hào),隱花色素通過調(diào)控晝夜節(jié)律鐘相關(guān)基因的表達(dá),上調(diào)ClCOLs基因的表達(dá),誘導(dǎo)ClFT1的表達(dá),最終促進(jìn)甘菊成花。此外,C1RVE8蛋白可能參與了甘菊隱花色素介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。本研究為從根本上改良菊花響應(yīng)短日照誘導(dǎo)的敏感性奠定了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S682.11
【部分圖文】：

近年來關(guān)于植物成花分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究表明，高等植物的成花途徑包括：春化??途徑、環(huán)境溫度途徑、年齡途徑、赤霉素途徑、自主途徑和光周期途徑（圖Ｍ）。研??究表明，這些成花途徑均能響應(yīng)內(nèi)（外）源信號(hào)通過調(diào)控整合子基因的轉(zhuǎn)錄進(jìn)而影響??植物成花。??

的同源基因（Ｏｌｉｖｅｒ?ｅｔａｌ．，２００９；?Ｓａｓａｎｉｅｔａｌ．，?２００９）。目前關(guān)于這三者之間的相互作用??存在兩種假想模型（Ｔｒｅｖａｓｋｉｓ?ｅｔ?ａｌ．，?２００７；?Ｄｉｓｔｅｌｆｅｌｄ?ｅｔ?ａ丨．２００９ａ，?ｂ；?Ｓｈｉｍａｄａ?ｅｔ?ａｌ．，?２００９）??（圖１－２），但具體的作用機(jī)制還不清楚。??ａ?ｂ??ＦＴ?｝?｜—?｜?ＶＲＮ２?｜?｜＾ＦＴ?＾?—１［?ＶＲＮ２??Ａｐｅｘ???Ａｐｅｘ?＞＿??圓／ｈｉｇｈ?ＶｅｍａｌｉＺ３ｔｉ°ｎ?ＶＲＮ１?．ｏｗ?麗／＿?ＶｅｍａｌｉＺａｔ７?ＶＲＮ１?ｌｏｗ??Ｈ３Ｋ２７ｍｅ３?Ｈ３Ｋ２７ｍｅ３?Ｈ３Ｋ２７ｍｅ３?Ｈ３Ｋ２７ｍｅ３??圖１－２?３個(gè)春化作用相關(guān)基因Ｋ尺間的調(diào)控模型（修改自Ｄｉｓｔｅｌｆｅｌｄ?ａｎｄ?Ｄｕｂｃｏｖｓｋｙ，?２０１０）??注：ａ：在該模型中，ｒａ／心抑制ｒａｖｊ?（ｆｄ的表達(dá)；Ｆｒ促進(jìn)ｋｗｗ的表達(dá)；能夠抑制??的表達(dá)。ｂ：在該模型中，巾制Ｐ７Ｗ２的表達(dá)；抑制ｍ／／的表達(dá)；ｒａＡ７促進(jìn)／Ｔ的表達(dá)??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｍｏｄｅｌｓ?ｏｆ?ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ａｍｏｎｇ?ｔｈｒｅｅ?ＶＲＮｓ?ｇｅｎｅｓ?（Ａｄａｐｔｅｄ?ｆｒｏｍ?Ｄｉｓｔｅｌｆｅｌｄ?ａｎｄ??Ｄｕｂｃｏｖｓｋｙ，?２０１０）??Ｎｏｔｅ：?ａ，?Ｉｎ?ｔｈｅ?ｍｏｄｅｌ，?ＶＲＮ２?ｉｓ?ａ?ｒｅｐｒｅｓｓｏｒ?ｏｆ?ＶＲＮ３?（ＦＴ），?ｗｈｉｃｈ?ｐｒｏｍｏｔｅｓ?ＶＲＮＬ?ＶＲＮ１?ｉｓ?ａ?ｒｅｐｒｅｓｓｏｒ?ｏｆ??ＶＲＮ２．?ｂ

??ＣＣＥ）。不同隱花色素家族成員的Ｃ端有很大差異性（Ｌｉｓｃｕｍ?ｅｔ?ａｌ．，２００３）（圖１－３），??其可能與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)（Ｙｕ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１０；楊立文等，２０１５）。??ＭＴＨＦ?ＣＡｎ??秘?ｗ■■禪?，■?（??ＣＲＹ１?＾３?ＣＣＥ??ＭＴＨＦ?ＣＡｎ??９ｙ９?跑?ｃｃｅ??ＣＲＹ２?ＣＴ??圖１－３擬南芥Ｃ７？ｎ和Ｃ７？ｙ２基因結(jié)構(gòu)示意圖（Ｙａｎｇｅｔａｌ．，２０１７）??注：和Ｃ７？Ｆ２都含有－個(gè)長度大約為５００個(gè)氨基酸左右的保守的Ｎ端ＰＨＲ結(jié)構(gòu)域（藍(lán)色區(qū)），其??上結(jié)合有生色團(tuán)ＭＴＨＦ和ＦＡＤ。還具有一個(gè)Ｃ端延伸區(qū)（ＣＣＥ），其上含有一個(gè)ＤＡＳ區(qū)域。對于ＣＡＤ??而言，其ＣＣＥ用于核輸入，并且包含一個(gè)雙向的核定位信號(hào)。??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＡｔＣＲＹｌ?ａｎｄ?ＡｔＣＲＹ２?ｇｅｎｅ?（Ｙａｎｇ?ｅｔ?ａｌ．
【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 馬朝峰;甘菊和毛華菊PHYA和PHYB同源基因表達(dá)分析及ClPHYB功能驗(yàn)證[D];北京林業(yè)大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2892301