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对模式植物拟南芥开花机制的研究发现,植物的开花至少受5条途径的影响:春化途径,光周期途径,赤霉素途径,自主途径和年龄途径。其中在光周期途径中,CONSTANS(CO)起到至关重要的作用。然而,在大豆中CO同源基因调控开花的分子机制很少被报道。本实验室前期从大豆垦农18中克隆了CO家族的23个同源基因(GmCOL,Glycine max CO-Like),发现与拟南芥CO相似性比较高的4个大豆GmCOL基因在同一个进化枝(clade)上,其中GmCOL1和GmCOL2与拟南芥(Arabidopsis thaliana)的COL1和COL2关系比较近,GmCOL5和GmCOL13与甘蓝型油菜(Brassica napus)、番茄(Lycopersicon esculentum)的CO基因亲缘关系近;而且GmCOL5能促进拟南芥开花。因此,本研究将GmCOL1/2和GmCOL5/13作为影响大豆开花时间的候选基因进行研究。本文试图通过进一步研究GmCOL1和GmCOL13的功能,初步分析这一基因簇在大豆开花过程中的功能。具体研究结果如下:1、通过启动子元件分析,发现GmCOL1和GmCOL13的启动子区均含有以下重要元件:Circadian(生物钟元件);光响应元件(ACE,G-box等);ABA响应元件(ABRE);干旱诱导元件(MBS);LTR(低温响应元件)。其中GmCOL13还含有GA响应元件(GARE,P-box和TATC-box)。说明GmCOL1和GmCOL13的表达有可能受到光周期、干旱和低温的影响。2、通过GmCOL1和GmCOL13启动子转基因拟南芥的GUS染色分析,发现GmCOL1和GmCOL13在长日和短日条件下GUS活性较一致,说明GmCOL1和GmCOL13可能不受日长的影响;在远红光条件下,GmCOL1和GmCOL13的启动子活性降低,表明其转录水平可能受到远红光的抑制;在NaCl和PEG模拟的逆境条件下,GmCOL1和GmCOL13的启动子活性降低,表明其可能参与逆境响应。3、通过大豆子叶节转化法获得Enhancer:GmCOL13pro::genomic GmCOL13:FLAG转基因大豆植株,发现其在短日条件下,转基因植株的开花时间与野生型相比没有显著差异,转基因植株GmCOL13的转录水平下降。在长日条件下Gm COL13的转录水平也下降,但是GmCOL13基因在长日下的表达比在短日下的高,说明能对日长产生反应。4、在远红光条件下种植Enhancer:GmCOL13pro::genomic GmCOL13:FLAG转基因大豆植株,发现GmCOL13在转录水平上表达量降低,表明远红光可能参与调控GmCOL13的表达。5、在干旱条件下,种植Enhancer:GmCOL13pro::genomic GmCOL13:FLAG转基因大豆植株,发现其存活率降低,表明GmCOL13可能参与逆境调控。