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绿竹(Bambusa oldhamii)属禾本科竹亚科,是亚热带地区优良笋用竹种之一。竹子具有生长周期长、开花时间难以预测、开花后死亡等独特的开花生物学特性,这在一定程度上限制了对于竹子开花的研究,而且竹子开花会导致笋产量的下降以及竹林的衰败。因此,对于竹子开花的分子机制的研究具有一定的经济价值和意义。SOC1(SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO1)是MADS-box基因家族一员,是重要的开花整合因子,与其他开花相关基因相互作用共同调控植物的开花进程。课题组先前从绿竹中克隆得到因核苷酸变异而产生的五条具有完整Open Reading Frame(ORF)的SOC1序列,分别命名为BoSOC1 A、BoSOC1 B、BoSOC1 C、BoSOC1 D和BoSOC1 E,为了了解SOC1基因在绿竹中的功能,对BoSOC1进行了生物学功能分析,主要的研究结果如下:(1)氨基酸序列的比对分析表明,五个SOC1蛋白均属于MADS-box基因家族成员,具有典型的MADS区、I区、K区和C区。基因序列比对和进化树分析的结果表明五条BoSOC1序列比较保守,均与禾本科中的SOC1同源蛋白聚为一类,与雷竹、水稻的SOC1亲缘关系较近。(2)RT-qPCR结果分析表明,BoSOC1在生殖器官和营养器官均有表达,其中在叶片中的表达量最高,其次是茎和花,表达量最低的是根。BoSOC1基因的表达水平随着花芽的发育呈大致的下降趋势。BoSOC1的表达量在花器官都极低,相比而言,雌蕊和外稃的表达量较高,内稃、雄蕊和浆片的表达量较低。(3)转基因拟南芥实验表明,BoSOC1的过表达促进转基因植株提早开花。并且发现BoSOC1 A、BoSOC1 B、BoSOC1 C、BoSOC1 D和BoSOC1E过表达均能部分互补soc1突变体的晚花表型。进一步研究表明,BoSOC1 A、BoSOC1 B、BoSOC1 C、BoSOC1 D和BoSOC1 E的过表达均上调了AGL24、CO、LFY和FT的表达水平而下调了FLC和SVP表达水平。(4)转化水稻实验发现BoSOC1 A、BoSOC1 B、BoSOC1 C、BoSOC1 D和BoSOC1E的转基因水稻株系都提早抽穗,抽穗时间和BoSOC1的表达量不呈现显著性负相关关系。BoSOC1的过表达还影响了株高和穗结实率等表型。进一步研究结果表明BoSOC1在水稻中的过量表达上调Ehd1、RFT1、Ehd2和OsMADS50基因的表达水平同时下调Ghd7和OsMADS56的表达水平。(5)利用同源比对方法克隆到BoSOC1基因上游2030bp启动子区域,序列分析表明启动子包括典型的TATA-Box、GC-Box,还包括与光响应相关的元件,如ACE、G-box、Sp1、GT1-motif、Box I和AE-box。与激素响应有关的元件,如ABRE、CGTCA-motif、TGACG-motif、TCA-element、GARE-motif;与逆境响应有关的元件,如GC-motif、LTR、ARE和HSE等。采用启动子5’缺失法构建表达载体pBI101-2030:GUS、pBI101-1409:GUS、pBI101-1158:GUS、pBI101-681:GUS、pBI101-307:GUS,采用瞬时表达法分别转染拟南芥,发现随着BoSOC1基因启动子5’缺失片段长度不断增加,报告基因GUS的酶活性呈现递减的趋势,但BoSOC1基因启动子的最小片段307bp驱动的GUS酶活性却又增强。以上结果说明BoSOC1是绿竹开花促进因子。BoSOC1的五条核苷酸变异序列的蛋白结构相似且在促进开花方面的功能也较为一致,并没有出现显著性的功能变化。