【摘要】：棉花作為主要的紡織纖維和油料種子作物,是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物。我國當(dāng)前土地資源緊張,棉花種植面積銳減,培育短季棉品種,實(shí)現(xiàn)麥棉兩熟是解決這一問題的重要途徑。開花是植物從營養(yǎng)生長進(jìn)入生殖生長的重要轉(zhuǎn)變過程,作物的早熟性與開花密切相關(guān),所以了解和掌握作物開花規(guī)律從而調(diào)控這一過程對于提高棉花的早熟性有重要意義。開花促進(jìn)因子基因FLOWERING PROMOTING FACTOR 1(FPF1)于1997年從擬南芥中克隆出來,經(jīng)光周期誘導(dǎo)后,它在莖尖分生組織中的表達(dá)量迅速上調(diào),對擬南芥開花時間起到正調(diào)控的作用,在其他作物如煙草中也證實(shí)其促進(jìn)開花這一功能,但對于其調(diào)控開花時間的信號通路,目前還不清楚。本研究從陸地棉中克隆得到了GhFPF1,對其進(jìn)行生物信息學(xué)分析,表達(dá)模式分析以及轉(zhuǎn)擬南芥等試驗對其功能進(jìn)行了深入研究。根據(jù)實(shí)驗室原有研究結(jié)果,對轉(zhuǎn)GhFPF1基因棉花進(jìn)行了功能研究,初步明確了其在棉花中的作用,試驗結(jié)果如下:1、以擬南芥中FPF1基因為參考序列在二倍體雷蒙德氏棉和亞洲棉數(shù)據(jù)庫中分別比對得到六條蛋白質(zhì)相似度比較高的序列。將這些序列于核酸和氨基酸水平在兩個二倍體棉種間進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn):六個基因的核酸序列均有不同程度的差異,相似度在84%-99%之間;有兩個基因的氨基酸序列在兩個物種中是完全相同的;其中五個基因含有較高的同義突變,這可能是由于不同物種分子水平上進(jìn)化的差異性以及保守型決定的。2、從陸地棉中棉所36中克隆到FPF1的同源基因六條,分別命名為GhFPF1,GhFLP1,GhFLP2,GhFLP3,GhFLP4和GhFLP5,發(fā)現(xiàn)該基因家族基因片段均比較小,且不含內(nèi)含子。研究各基因在陸地棉各組織器官中的表達(dá)模式發(fā)現(xiàn),GhFPF1基因家族成員呈現(xiàn)出明顯的表達(dá)特異性,主要在根和莖尖中表達(dá)。利用早熟棉中棉所36和遺傳標(biāo)準(zhǔn)系TM-1篩選出候選基因GhFPF1基因,暗示其可能參與短季棉開花時間的調(diào)控。3、構(gòu)建了融合表達(dá)載體pBI121-GFP-GhFPF1,采用基因槍轟擊洋蔥表皮的研究發(fā)現(xiàn)GhFPF1蛋白在細(xì)胞膜和核內(nèi)均有表達(dá)。進(jìn)一步通過5'-RACE及3'-RACE策略,擴(kuò)增出了GhFPF1的全長轉(zhuǎn)錄本為701bp,包含56 bp 5'-UTR,315 bp 3'-UTR和330 bp ORF區(qū)域。分析啟動子區(qū)域發(fā)現(xiàn)其主要包含兩大類順式元件,光反應(yīng)元件和植物脅迫相關(guān)的一些元件。外源激素處理試驗表明GhFPF1能夠響應(yīng)SA和JA的處理,暗示GhFPF1可能參與植物的防御反應(yīng)。4、將GhFPF1基因構(gòu)建植物過表達(dá)載體分別轉(zhuǎn)化擬南芥和棉花,分別獲得了7個轉(zhuǎn)基因擬南芥株系和9個轉(zhuǎn)基因棉花株系。結(jié)果證實(shí)轉(zhuǎn)基因擬南芥各株系的開花時間平均比野生型擬南芥提前5.4天,蓮座葉和莖生葉的數(shù)目也減少。通過對比分析擬南芥內(nèi)源開花時間相關(guān)基因在野生型和轉(zhuǎn)基因中的表達(dá)量變化,推測GhFPF1在擬南芥中過表達(dá)促進(jìn)開花很可能依賴于AtAP1和AtFLC。5、根據(jù)啟動子的分析選取水楊酸(SA)、脫落酸(ABA)和茉莉酸(JA)對二葉期的幼苗進(jìn)行葉面噴施,在處理的0 h、6 h、12 h、24 h、36 h和48 h取樣,分析GhFPF1的表達(dá)量變化。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S562

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1 Ameer Hussain Jarwar;GhFPF1調(diào)控棉花株型及根系發(fā)育的分子機(jī)制研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2019年

2 王小艷;陸地棉開花促進(jìn)因子基因GhFPF1的克隆、表達(dá)及功能分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2014年

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1 張盼;陸地棉開花相關(guān)基因GhFLP1和GhFPF1功能初步分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

本文編號：2745756