【摘要】：CDF(Cycling dof factors)蛋白是近幾年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一類(lèi)特殊的植物轉(zhuǎn)錄因子,在光周期調(diào)控開(kāi)花和抵御非生物脅迫中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。目前研究指出,CDF蛋白在擬南芥中作為負(fù)調(diào)控因子延遲開(kāi)花,但未能闡明其在番茄中的功能。為了明確SlCDF基因在不同光環(huán)境下對(duì)番茄開(kāi)花的影響,本試驗(yàn)以A57番茄(Solanum lycopersicum L.)為試材,通過(guò)對(duì)番茄SlCDF基因進(jìn)行生物信息學(xué)分析,構(gòu)建含目的基因的過(guò)表達(dá)載體并培育相應(yīng)的轉(zhuǎn)基因植株。測(cè)量不同光環(huán)境下轉(zhuǎn)基因植株的開(kāi)花時(shí)間,分析其下游開(kāi)花相關(guān)基因的表達(dá)量變化,進(jìn)一步推測(cè)番茄SlCDF蛋白與目的基因的相互作用關(guān)系。目前取得主要試驗(yàn)結(jié)果如下:1.SlCDF基因生物信息學(xué)分析表明,在番茄中存在5個(gè)SlCDF基因,與擬南芥AtCDF基因共同位于Dof家族中D亞家族,分別為SlCDF1、SlCDF2、SlCDF3、SlCDF4和SlCDF5。同時(shí),番茄SlCDF1-5均由2個(gè)外顯子和1個(gè)內(nèi)含子構(gòu)成,并且其編碼的蛋白在N末端包含一個(gè)C_2-C_2型單鋅指結(jié)構(gòu)域,由4個(gè)絕對(duì)保守的Cys殘基和48個(gè)高度保守的其他氨基酸殘基構(gòu)成;在C末端包含一個(gè)轉(zhuǎn)錄激活域,由21,22和33個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的三段保守基序構(gòu)成。2.測(cè)量SlCDF1-5表達(dá)量規(guī)律發(fā)現(xiàn),在不同組織器官和不同葉齡真葉中,SlCDF1、SlCDF2、SlCDF3、SlCDF4和SlCDF5具有時(shí)間和空間表達(dá)差異性。晝夜變化規(guī)律指出SlCDF1和SlCDF3在不同的光環(huán)境條件下與SlCDF2、SlCDF4和SlCDF5呈現(xiàn)出兩種不同的變化模式。同時(shí),在長(zhǎng)日照(LD)和夜間每2 h紅光(2R)打斷處理下,SlCDF1和SlCDF3呈現(xiàn)出與短日照(SD)和低比值紅光:遠(yuǎn)紅光(R:FR=0.6)處理下相反的表達(dá)模式。3.通過(guò)根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)法獲得SlCDF1、SlCDF2、SlCDF3、SlCDF4和SlCDF5過(guò)表達(dá)的番茄植株A57,通過(guò)PCR和qRT-PCR選取表達(dá)量相對(duì)較高的3株T_0代陽(yáng)性苗,移入日光溫室定植,過(guò)表達(dá)植株各株系留種做后續(xù)研究。測(cè)量T_1代過(guò)表達(dá)植株開(kāi)花時(shí)間發(fā)現(xiàn),相比于野生型植株的開(kāi)花葉片數(shù),在短日照條件下,SlCDF3過(guò)表達(dá)株系分別增加2.83、4.17、2.83片葉;在長(zhǎng)日照條件下,SlCDF3過(guò)表達(dá)株系分別增加1.67、3.17、2.17片葉。而SlCDF1、SlCDF2、SlCDF4和SlCDF5過(guò)表達(dá)植物開(kāi)花所需葉片數(shù)與野生型植株相比均無(wú)明顯差異。4.開(kāi)花相關(guān)基因FT-like是光周期控制成花途徑的核心基因。在番茄中存在3個(gè)受光周期和光質(zhì)調(diào)節(jié)并影響開(kāi)花時(shí)間的FT-like基因,分別為SlSP5G、SlSP5G2和SlSP5G3。與野生型番茄A57相比,SlCDF3過(guò)表達(dá)番茄在長(zhǎng)日照處理下SlSP5G的表達(dá)量明顯上升,在短日照處理下SlSP5G2和SlCDF3表達(dá)量明顯上升。本研究通過(guò)培育SlCDF1-5過(guò)表達(dá)植株發(fā)現(xiàn),SlCDF3作為FT-like基因的調(diào)控因子,是造成不同光環(huán)境下番茄開(kāi)花時(shí)間差異的主要原因,為利用光環(huán)境精準(zhǔn)調(diào)控設(shè)施番茄開(kāi)花提供了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

phosphatidylethanolamine binding protein, PEBP），l. 2009）、水稻（Danilevskaya et al. 2008）、柑橘 et al. 2009）等。進(jìn)化樹(shù)和保守功能域分析顯示 PE族，分別為 FT-like 蛋白亞家族、TFL1-like 蛋白亞雙子葉模式作物擬南芥（Arabidopsis thaliana）中作為成花激活因子促進(jìn)擬南芥提前開(kāi)花，，而 TFL1-l或推遲擬南芥開(kāi)花（Karlgren et al. 2011）。ke 基因的功能（SAM）是植物發(fā)芽分化的主要場(chǎng)所，是植物營(yíng)養(yǎng)如圖 1-1 所示，擬南芥 FT（FLOWERING LOCUS 族成員，GUS 染色分析發(fā)現(xiàn)其主要在葉片韌皮部篩，具有明顯的組織特異性。在長(zhǎng)日照條件下，光周）中與花發(fā)育相關(guān)的蛋白反應(yīng)，調(diào)節(jié)下游一系列開(kāi)（Kardailsky et al. 1999; Kobayashi et al. 1999）。

光周期和光質(zhì)的影響；而 SlSP5G、SlSP5G2 和 SlSP5G3 可以抑制開(kāi)花，在質(zhì)調(diào)節(jié)番茄開(kāi)花中發(fā)揮重要作用（Cao et al. 2018b）。3.2 植物 FT-like 基因上游啟動(dòng)子結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控是由大量轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合在其啟動(dòng)子核心元件上完成的， 基因上游有一段長(zhǎng)約 5.7kb 的啟動(dòng)子，通過(guò)結(jié)合不同的轉(zhuǎn)錄因子來(lái)調(diào)節(jié) 達(dá)。如圖 1-2 所示，F(xiàn)T 基因上游存在很多起激活作用的轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)其表NSTANS（CO）蛋白在長(zhǎng)日照條件下感受日長(zhǎng)信號(hào)后激活 FT 基因GANTEA（GI）與 FLAVIN KELCH F BOX1（FKF1）形成的復(fù)合物通過(guò)與F FACTOR1（CDF1）蛋白互作來(lái)調(diào)控 FT 基因的表達(dá)，CDF1 還可以直接的啟動(dòng)子結(jié)合。PHYTOCHROME -INTERACTING FACTOR 4（PIF4）蛋白下可以直接結(jié)合在和 FT 基因的啟動(dòng)子，CIB1 蛋白也可以在藍(lán)光誘導(dǎo)下因的啟動(dòng)子結(jié)合。同時(shí)，擬南芥 FT 基因也有很多起阻遏作用的轉(zhuǎn)錄因子抑 SHORT VEGETATIVE PHASE（SVP）、FLOWERING LOCUS C（FLC）、F FACTOR（CDF1）和 TEMPRANILLO（TEM）（Song et al. 2015）。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S641.2

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本文編號(hào)：2700059