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MADS box转录因子(transcription factor,TF)TaVrn1是控制小麦春化的关键因子,而MADS box TF一般以同源或异源二聚体的形式发挥作用。为了进一步揭示TaVrn1调控小麦春化开花的分子机制,我们前期完成了酵母双杂交实验筛选,并鉴定到了一个与TaVrn1互作的MADS box家族TF TaVrt2。TaVrt2是拟南芥开花抑制因子SVP的同源基因,但TaVrt2在小麦中的功能还不清楚。为了深入解析TaVrn1的作用机制,以及进一步完善小麦春化调控网络,本研究对TaVrt2在春化途径中的功能以及其与TaVrn1互作的生物学意义进行了探索,主要结果如下:
1.为了明确TaVrt2的具体功能,通过农杆菌介导的转基因方法,实现TaVrt2在冬性小麦品种科农199(Kenong199,KN199)中过量表达,转基因植株在不春化(春化0d)和不充分春化条件下(春化10d)分别比阴性对照早开花6.2d和5.4d。但是在充分春化条件下(春化30d),TaVrt2过表达植株与对照植株的开花期没有显著差异。这说明TaVrt2是一个春化途径上的开花促进因子。
2.通过Pull-down,双分子荧光互补和萤光素酶互补实验,分别证明TaVrt2和TaVrn1能在体外,小麦原生质体和烟草叶片中互作。
3.表达模式分析显示TaVrt2和TaVrn1都可以在叶片中大量表达,且二者都受到春化诱导。春化结束后,TaVrt2的表达量立即下降,而TaVrn1的表达量则继续上升。因此TaVrt2和TaVrn1的互作主要发生在春化过程中。
4.为了揭示TaVrn1和TaVrt2的遗传互作效应,在KN199中过表达了TaVrn1,并将TaVrn1和TaVrt2过表达植株杂交,创制了它们的遗传分析群体。在杂交群体中筛选了不同基因型的株系,表型分析显示,从杂交群体中筛选到的TaVrt2过表达、TaVrn1过表达、TaVrt2和TaVrn1双过表达的株系在不充分春化的条件下(春化10d)分别比阴性对照早开花2.4d、4.2d和9.6d,统计分析显示TaVrn1和TaVrt2互作效应显著(P<0.05)。
5.对TaVrt2和TaVrn1过表达植株进行转录组和荧光定量PCR分析,发现TaVrn1-5DL(内源)在TaVrt2和TaVrn1过表达植株中都发生了上调,且TaVrn1-5DL在TaVrn1和TaVrt2同时过表达植株中上调更为明显,因此TaVrn1和TaVrt2能协同激活TaVrn1-5DL的表达。ChIP-qPCR结果显示TaVrt2能直接结合于TaVrn1-5DL启动子上,但是没有检测到TaVrn1与TaVrn1-5DL启动子的结合,因此TaVrt2介导了春化过程中的TaVrn1的正向反馈调节。
1.为了明确TaVrt2的具体功能,通过农杆菌介导的转基因方法,实现TaVrt2在冬性小麦品种科农199(Kenong199,KN199)中过量表达,转基因植株在不春化(春化0d)和不充分春化条件下(春化10d)分别比阴性对照早开花6.2d和5.4d。但是在充分春化条件下(春化30d),TaVrt2过表达植株与对照植株的开花期没有显著差异。这说明TaVrt2是一个春化途径上的开花促进因子。
2.通过Pull-down,双分子荧光互补和萤光素酶互补实验,分别证明TaVrt2和TaVrn1能在体外,小麦原生质体和烟草叶片中互作。
3.表达模式分析显示TaVrt2和TaVrn1都可以在叶片中大量表达,且二者都受到春化诱导。春化结束后,TaVrt2的表达量立即下降,而TaVrn1的表达量则继续上升。因此TaVrt2和TaVrn1的互作主要发生在春化过程中。
4.为了揭示TaVrn1和TaVrt2的遗传互作效应,在KN199中过表达了TaVrn1,并将TaVrn1和TaVrt2过表达植株杂交,创制了它们的遗传分析群体。在杂交群体中筛选了不同基因型的株系,表型分析显示,从杂交群体中筛选到的TaVrt2过表达、TaVrn1过表达、TaVrt2和TaVrn1双过表达的株系在不充分春化的条件下(春化10d)分别比阴性对照早开花2.4d、4.2d和9.6d,统计分析显示TaVrn1和TaVrt2互作效应显著(P<0.05)。
5.对TaVrt2和TaVrn1过表达植株进行转录组和荧光定量PCR分析,发现TaVrn1-5DL(内源)在TaVrt2和TaVrn1过表达植株中都发生了上调,且TaVrn1-5DL在TaVrn1和TaVrt2同时过表达植株中上调更为明显,因此TaVrn1和TaVrt2能协同激活TaVrn1-5DL的表达。ChIP-qPCR结果显示TaVrt2能直接结合于TaVrn1-5DL启动子上,但是没有检测到TaVrn1与TaVrn1-5DL启动子的结合,因此TaVrt2介导了春化过程中的TaVrn1的正向反馈调节。