棉花是我國最重要的經(jīng)濟(jì)作物,其中陸地棉是四大棉花栽培種中重要的品種同時也是種植最為廣泛的棉花栽培種。我國人多地少,糧棉爭地矛盾日益突出,早熟性作為棉花的重要性狀之一,成為陸地棉最重要的育種目標(biāo)。研究表明,開花早晚與棉花的早熟性密切相關(guān)。FT、SOC1和SPL等基因位于開花調(diào)控途徑的重要位置,接受上游開花基因的信號誘導(dǎo),并促進(jìn)下游花器官基因的表達(dá)。作為重要的開花調(diào)控基因,FT被譽(yù)為“開花素”,SOC1和SPL等作為開花整合因子,在整個開花調(diào)控通路中起著非常重要的作用。本研究圍繞這些開花相關(guān)基因展開研究,一是研究陸地棉中開花相關(guān)基因的表達(dá)及功能,二是研究這些基因之間的相互作用即調(diào)控關(guān)系,主要結(jié)論如下:1.通過blast比對從最初被測序的雷蒙德氏棉中分析并克隆到9個PEBP家族基因,并分別分析了該家族基因在亞洲棉和陸地棉中的基本信息,所有PEBP基因都有磷脂酰乙醇胺結(jié)合蛋白保守結(jié)構(gòu)域。通過進(jìn)化樹分析發(fā)現(xiàn)該家族基因可分為FT亞組、TFL亞組、MFT亞組和PEBP亞組。熒光定量實驗結(jié)果表明GhFT、GhPEBPs和GhTFL1s等基因的功能主要可能集中于營養(yǎng)生長階段葉片的發(fā)育和信號的運(yùn)輸傳導(dǎo),而MFT同源基因的功能可能是根部的發(fā)育和種子的萌發(fā)。PEBP家族基因在不同陸地棉材料、不同光周期處理和不同生育期的棉花品種中表達(dá)存在特異性,表明同一家族中的基因?qū)﹂_花的影響存在差異。2.從陸地棉中克隆到24個SPL家族基因,序列分析比對分析結(jié)果表明,棉屬中GhSPLs和其他物種中SPLs基因具有高度保守性。進(jìn)化樹分析、內(nèi)含子外顯子分析和模體分析表明,GhSPLs能分為八個亞組,同一亞組中的基因結(jié)構(gòu)基本相似,而不同亞組中的基因在結(jié)構(gòu)上存在差異。功能預(yù)測表明18個GhSPLs基因是GhmiR156的靶基因,擬南芥中過表達(dá)GhSPL3和GhSPL18表明這兩個基因可能對葉片、側(cè)枝和花發(fā)育有重要作用。3.克隆兩個不同亞家族的MADS-box基因分別為GhSOC1和GhMADS42,分屬于SOC1-like和AP1-like亞家族。在不同生育期材料不同發(fā)育時期的分析表明:GhSOC1和GhMADS42基因在早熟材料中的表達(dá)量高于晚熟材料中的表達(dá)量,GhSOC1的優(yōu)勢表達(dá)早于GhMADS42,表明兩者之間存在著目中調(diào)控關(guān)系;轉(zhuǎn)基因結(jié)果表明,GhSOC1基因可以使擬南芥提前開花,蓮座葉數(shù)目減少,莖生葉數(shù)目增多;SOC1過表達(dá)轉(zhuǎn)化棉花能使棉花的花器官發(fā)生變異;過表達(dá)轉(zhuǎn)化MADS42的擬南芥植物不僅出現(xiàn)開花時間提前,同時頂端花序和側(cè)枝花序都發(fā)生變異。4.染色質(zhì)免疫共沉淀實驗表明:GhSOC1能結(jié)合GhMADS41/42和GhSPL3基因的啟動子序列,直接調(diào)控該基因的表達(dá)。不能結(jié)合GhFT和GhSPL18基因的啟動子,有可能通過其他基因間接調(diào)控這兩個基因的表達(dá)。5.克隆AP1/FUL和SVP亞組以及FD在陸地棉中的同源基因,采用酵母雙雜交和雙分子熒光互補(bǔ)進(jìn)行實驗,結(jié)果表明GhSOC1能與AP1/FUL亞組中的GhMADS41、GhMADS42、GhMADS43和GhMADS44相互作用;而GhFD只與GhFT互作。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S562

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本文編號：2116823