發(fā)布時間：2019-11-16 07:29

【摘要】：菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat.)是典型的短日植物,其花芽分化和開花時間受光周期調(diào)控。目前對模式植物的開花調(diào)控路徑研究較為清楚,對菊花的成花分子機制了解較少。本研究發(fā)現(xiàn)菊花'低溫神馬'(M)在短日照條件下(SD)比'神馬'(WT)提前一周左右開花,并且能夠在長日條件下(LD)能夠形成花蕾。經(jīng)過序列相關(guān)擴增多態(tài)性分子標記(SRAP)鑒定確定其為'神馬'的芽變材料。本研究試圖通過對上述兩種材料在不同光周期條件下花芽分化的樣品進行轉(zhuǎn)錄組測序分析,研究該芽變材料的開花分子機制并挖掘優(yōu)異基因。主要研究結(jié)果和結(jié)論如下:1.通過RNA-seq數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)'低溫神馬'的開花調(diào)控路徑。構(gòu)建了 4個轉(zhuǎn)錄組cDNA文庫,'低溫神馬,-長日照(M-LD)、'神馬'-長日照(WT-LD)、'低溫神馬'-短日照(M-SD)和'神馬'-短日照(WT-SD)。通過對4個cDNA文庫進行聚類分析,我們挖掘到許多差異轉(zhuǎn)錄基因(DTGs),涉及到光周期途徑、年齡途徑、環(huán)境溫度途徑和自主途徑。在短日照條件下,兩個材料中與晝夜節(jié)律鐘相關(guān)的基因及CmFTL3顯著上調(diào),誘導(dǎo)花芽分化和開花;赤霉素信號途徑的主要調(diào)控基因GA2ox、GA20ox和GID1的轉(zhuǎn)錄水平也發(fā)生顯著差異。在長日照條件下,'低溫神馬,中GA20ox和GID1表達水平顯著上調(diào),GA2ox表達下調(diào),從而誘導(dǎo)CmFTL1、CmFTL3和SOC1表達量增加,促進花芽分化和開花;并且'低溫神馬'的內(nèi)源GA含量顯著高于'神馬',外源GA處理后,'神馬'的表型與'低溫神馬'相似。以上結(jié)果表明,長日條件下,GA在'低溫神馬'的成花過程起重要調(diào)控作用,能夠促進花芽分化。我們的研究表明,光周期途徑和赤霉素途徑共同調(diào)控菊花短日條件下的開花時間,其中赤霉素信號是一條輔助路徑。但是,在長日條件下,赤霉素信號路徑在花芽分化和開花中起主要作用。2.CmEMF2基因的克隆與功能分析。對DTGs進行聚類分析,發(fā)現(xiàn)除了光周期路徑和赤霉素信號路徑的關(guān)鍵基因,其他開花相關(guān)的重要基因,包括:AP1、EMF、SVP SPL、FRI等,均發(fā)生顯著的轉(zhuǎn)錄差異。鑒于EMFs的功能在菊花中尚不清楚,本試驗利用PCR等技術(shù)驗證了菊花'神馬'中兩個EMF2基因的開放閱讀框(ORF)序列,二者均含有VEFS-box保守結(jié)構(gòu)域,其中CmEMF2.1的ORF編碼627個氨基酸殘基,CmEMF2.2的ORF編碼616個氨基酸殘基,二者相似度為58.65%。蛋白序列比對和系統(tǒng)進化樹分析表明,CmEMF2.1和CmEMF2.2蛋白與菜薊(Cynara cardunculus var.scolymus)的相似性最高,遺傳距離也最近。亞細胞定位分析結(jié)果顯示CmEMF2.1定位于細胞核。熒光定量結(jié)果表明,菊花中兩個CmEMF基因的表達具有組織特異性,均在葉片中表達量最高。在營養(yǎng)生長階段,CmEMFs的表達量隨植株生長而增加,在花芽分化前達到峰值,花芽分化完成后,表達水平下降,但仍有一定的表達水平。我們猜測,CmEMFs能夠促進菊花的營養(yǎng)生長,抑制生殖生長,而且參與菊花的花器官發(fā)育。另外,CmEMF2.1能夠響應(yīng)光周期信號,在光照下表達量減少,在黑暗中表達量增加,猜測與不同光照下的轉(zhuǎn)錄活性有關(guān)。3.農(nóng)桿菌介導(dǎo)的菊花葉片瞬時轉(zhuǎn)化再生體系的構(gòu)建。本研究通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的瞬時轉(zhuǎn)化法將含有GUS基因的表達載體pORE R1-2×35S:GUS轉(zhuǎn)入菊花'優(yōu)香,葉片,經(jīng)過外植體消毒和組織培養(yǎng)獲得穩(wěn)定遺傳的陽性再生植株,轉(zhuǎn)化率為38.9%,遠遠高于傳統(tǒng)的農(nóng)桿菌侵染轉(zhuǎn)化法,為菊花提供了一種新的高效的轉(zhuǎn)基因方法。
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S682.11

【參考文獻】

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本文編號：2561725