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萱草属植物是重要的可食可药的观赏植物之一,由于其单朵花花期只有24 h左右,且自然存在夜间开花和白天开花类群,是研究花开放和生物钟现象很好的模式材料。本研究基于课题组前期筛选的多态性标记,对155份萱草属植物开花时间进行关联分析,挖掘与性状相关联的分子标记及其对应基因;选取同一时间点黄花菜‘大同黄花’(Hemerocallis citrina cv.‘Datong Huanghua’)和萱草‘宿迁3号’(Hemerocallis fulva‘Suqian3’)的花进行转录组测序,在差异基因中进一步挖掘与开花时间有关的候选基因;克隆萱草属植物开花时间候选基因,分析该基因的生物信息学特性;对候选基因进行亚细胞定位研究和时空表达特性分析;利用VIGS技术对其生物学功能进行初步鉴定,以期为解析萱草属植物开花时间的分子机理奠定基础,为进一步通过遗传和外源物质调控开花时间提供理论依据。主要研究结论如下:基于课题组前期从‘大同黄花’转录组开发的43对EST-SSR多态性标记,对155份萱草属种质开花时间进行关联分析,在GLM模型中共检测到12个标记与开花时间存在关联,在MLM模型中有8个标记与开花时间相关联,在GLM和MLM关联模型中,有10个标记与开花时间显着关联。以同一时间点黄花菜‘大同黄花’和萱草‘宿迁3号’的花为材料,提取RNA构建c DNA测序文库,基于Illumina平台进行转录组测序,共获得了约50 Gb的数据量,过滤后得到了335,897,532的reads数,组装出72828个unigene,从而构建了萱草属植物花器官转录组数据库。两样品组间比对共有41594条差异基因,22289条上调,19305条下调。在Circadian rhythm-plant代谢通路中共有46条差异基因。关联分析和转录组联合分析指出Unigene0049603和c33464.graph_c0是同一基因,注释为LHY(LATE ELONGATED HYPOCOTYL),生物钟核心振荡器的关键基因之一。以黄花菜‘大同黄花’为材料,通过PCR技术克隆了黄花菜生物钟基因Hc LHY,该基因c DNA全长共计1929 bp,编码642个氨基酸,蛋白相对分子量为69470.67 Da,理论等电点(p I)为5.82。同时又以萱草‘宿迁3号’为材料克隆了萱草生物钟基因Hf LHY,片段长1833 bp,编码610个氨基酸,相对分子量为65943.38 Da,理论等电点(p I)为5.81。DNAMAN比对Hc LHY和Hf LHY相似性为94.42%。生物信息学预测LHY是一个典型的Myb转录因子,定位于细胞核中;LHY蛋白为亲水蛋白,不具有跨膜结构域,不具备信号肽;LHY基因编码蛋白的主要结构为无规则卷曲,其次为α-螺旋;LHY蛋白含有大量磷酸化位点,推测LHY蛋白功能的实现与可逆磷酸化调控有重要关系。系统发育分析显示,萱草属植物LHY与芦笋Ao LHY(XP_020245416.1)亲缘关系最近,同时发现不同植物的LHY蛋白保守结构域也有较高的相似性,在被子植物生物钟系统中的功能高度保守。运用qRT-PCR分析了LHY基因的时空表达特性,结果显示:LHY表达有明显的节律现象,且在花瓣中表达量最高,显著高于叶片、雌蕊、雄蕊、花萼及根。将Hc LHY和Hf LHY的ORF全长通过DNA重组技术构建到p CAMBIA1300-super1300-GFP(C)载体中,成功构建出亚细胞定位载体。利用农杆菌侵染烟草叶肉细胞中,通过激光共聚焦显微镜观察,证明LHY蛋白定位于细胞核中。本研究以PDS为报告基因通过构建TRV-PDS重组载体,通过真空侵染的方法侵染黄花菜‘大同黄花’4周大的实生苗,诱导基因沉默,从而证明TRV-VIGS体系可以在萱草属植物基因功能验证上得到应用。进一步使用该体系验证Hf LHY在萱草常见品种‘金娃娃’上的功能。利用农杆菌真空抽气法侵染‘金娃娃’的花葶,结果表明在萱草花朵中沉默LHY后,开花时间比对照植株早4 h且开花进程加快,并且TRV2-Hf LHY中内源LHY基因的表达量相对于TRV2则显著降低。