植物开花基因FT的遗传转化及其参与开花调控的研究
【摘要】植物营养生长到生殖生长的转化是植物生命过程中重要的一环。小麦开花、结实的特性不仅影响到植株的世代交替，而且与产量性状密切相关，对国家的粮食安全具有重要影响。麦类作物开花基因的功能研究及利用，对于调节小麦花期、培育适应性更好的品种具有重要意义。目前，控制麦类植物开花的几个主要基因位点已被克隆，其中包括FloweringLocusT（FT），FT与春化基因VRN3实际为同一基因。为了更好地理解麦类作物开花的分子机制，我们利用转基因后代及EMS诱变突变体，研究了小麦、短柄草和大麦FT基因的功能，分析了FT基因的异常表达对相关基因的表达和植株发育的影响，确定了FT基因表达的水平与麦类植物开花时间和成熟早晚的关系。本项研究的主要结果如下：1.从数据库中鉴定出19个大麦和19个短柄草的FT家族成员，根据蛋白序列分析将其分为四类：FT-likeI、FT-likeII、MFT-like和TFL-like。利用已知FT蛋白序列在GenBank中检索其它物种的同源序列，在152种已测序物种中，发现26种单子叶植物中有12个物种携带FT基因；112个双子叶植物种中有44个物种携带FT基因；9种裸子植物中有3个物种携带FT基因；4种藻类植物以及1种苔藓植物中未检索到FT基因。2.利用基因枪轰击法转化小麦和农杆菌介导法转化短柄草，均获得FT转基因植株。FT基因过量表达导致植物过早开花，转基因植株在培养基上的再生阶段就能开花；FTRNAi转基因小麦植株花期推后，极端情况出现不抽穗现象，植株生长10个月后死亡。短柄草FT基因的转化效果和小麦一致，FT过量表达引起组培阶段的异常开花，FT基因沉默导致转基因植株不抽穗直至死亡。以上结果表明FT基因在开花中具有决定性作用。3.FT基因沉默影响其他有关开花基因的表达。FT基因的沉默引起光自主途径中GI、CO和SOC1基因的表达上调，开花抑制因子VRN2和VRT2基因的表达增加，与FT基因互作的FDL2基因表达上调。而春化基因VRN1表达量下调。FT基因受上游CO基因调控，与FDL2互作调控VRN1表达。FT2基因表达受到FT基因直接或间接调控。4.筛选大麦突变体库，检测到HvVRN1基因的5个突变体，其中2个发生蛋白编码终止突变。筛选到HvFT基因的6个突变体，其中2个突变体的单个氨基酸改变。筛选到HvFT2基因的5个同义突变体。5.麦类开花途径中FT基因直接促进开花；VRN1基因通过抑制VRN2基因促进开花。
【作者】吕波；
【导师】付道林；
【作者基本信息】山东农业大学，作物遗传育种，2014，博士
【关键词】小麦；遗传转化；荧光定量；基因沉默；FT；FT2；VRN1；
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