开花周期是影响作物产量的关键因素之一,植物开花调控的研究对提高作物产量具有重要的指导意义。蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)是一种自花授粉的豆科植物,属于二倍体。其具有基因组小,遗传转化体系成熟的特征,是研究牧草的模式植物。花期也是影响牧草产量的关键因素之一。然而,目前有关植物开花调控分子机理研究主要集中在拟南芥等非豆科牧草中,有关蒺藜苜蓿开花时间调控的机理鲜有报道,严重制约了高产苜蓿的培育。目前,相关研究表明,SOC1类转录因子是植物中调控开花的最关键因子之一。因此,本文通过对花器官发育异常的ufo突变体的转录组数据进行筛选,得到了MtSOC1-1,MtSOC1-2,MtSOC1-3和MtSOC1-4基因。通过进化分析以及其组织表达特异性分析,发现MtSOC1-1与蒺藜苜蓿开花之间具有显著相关性,进而对其进行了全面的基因功能验证和初步的机理研究,主要结论如下:(1)MtSOC1-1与蒺藜苜蓿开花周期具有显著相关性。蒺藜苜蓿ufo转录组中筛选到4个MtSOC1基因,并对MtSOC1-1进行克隆,对4个基因进行了序列分析发现,MtSOC1-1～MtSOC1-4均具有与其他SOC1蛋白共有的MADS-box和K-box结构,进化分析也表明,4个SOC1因子均为SOC1的同源蛋白,组织差异表达分析发现,MtSOC1-1在花器官中具有最高的表达水平,因此,可能其与开花调控相关。(2)MtSOC1-1过表达蒺藜苜蓿植株表现出早开花的表型,并表现出对叶、果等器官形态建成的影响。在烟草(Nicotiana tabacum)中表达MtSOC1-1-GFP融合蛋白,发现MtSOC1-1定位于细胞核中,同时也有可能定位于细胞膜或细胞质中,表明MtSOC1-1发挥转录调控的功能。将MtSOC1-1在蒺藜苜蓿过表达后,表型分析和组织切片分析发现MtSOC1-1过表达苜蓿植株,具有早开花和子房细胞排列更加紧密的性状。此外,过表达植株叶片表皮毛发育不良,果荚及种子的发育受影响,如果荚果刺变少、种子变小和色泽变黑等。与野生型植株相比,在长日照处理条件下,4个MtSOC1基因在过表达植株中均表现了不同程度上调,而在短日照条件处理下则没有明显变化,表明MtSOC1-1可能是通过响应光周期,进而调控相关基因,从而调控开花。(3)组学分析表明,MtSOC1-1过表达植株中,光周期调控途径等开花调控相关通路均显著变化,可能造成了早开花的表型。在MtSOC1-1过表达苜蓿中,光周期途径中的关键基因COP1和PHYA上调,CRY1和CRY2均显著下调。此外,KEGG富集分析发现,80个光合作用基因和6个编码光合作用-天线蛋白的基因发生了显著差异表达,这些基因极可能与早花性状有关。同时,MtSOC1-1可能是通过调控ABA和Auxin信号转导途径,从而影响果荚和种子发育的。此外,7个ABA信号转导基因中有4个PP2Cs上调和3个PYLs基因下调,5个Auxin信号转导基因中有IAA和ARF上调,2个SAURs和CH3下调。他们可能影响果荚及种子发育,深入的机理解析有待于进一步的研究。MtSOC1-1调控的靶基因分析结果表明,PP2C、PYL、SAUR和CH3受MtSOC1-1直接靶向调控。本文通过对MtSOC1-1进行功能鉴定,并进行初步的机理研究,为苜蓿育种提供重要理论参考。