可传导开花刺激物质和抑制物质的有无和存在方式一直是植物光周期反应机制研究中的重大课题。大豆是典型的短日植物,品种间光周期反应差异大,部分品种光周期敏感性强,是研究开花刺激物质和抑制物质性质和作用方式的良好材料。本课题借助嫁接及开花逆转实验系统,采用quantitative real-time PCR(qRT-PCR)和原位杂交技术,重点研究了开花刺激物质和抑制物质的剂量效应,探讨了二者的相互关系,分析了GmFT等相关基因的表达规律,讨论了开花物质的分子本质。1.以光周期钝感的早熟品种黑河27为砧木,光周期敏感的晚熟品种自贡冬豆为接穗,通过嫁接并结合去叶处理,获得砧木和接穗叶片数各不相同的嫁接体,观察砧木及接穗的叶片数目对接穗生殖发育的效应,分析大豆叶片中可传导开花诱导物质和抑制物质的有无、作用方式及其对植株发育的影响。在长日照(16h)条件下,与黑河27异体嫁接的自贡冬豆在嫁接后第30d(出苗后第41d)开花,而自体嫁接的自贡冬豆在试验结束前(>120d)仍未开花；早熟砧木诱导接穗开花的效应大小与其所保留的叶片数目呈正比。上述结果说明在非诱导光照条件(长日照)下,早熟品种黑河27叶片可产生可传导的开花刺激物质,并通过嫁接传导至晚熟品种自贡冬豆的顶端分生组织,诱导其实现成花转变,这种成花促进作用存在剂量效应。另外,晚熟接穗的去叶处理可导致自身花期提前,花数增加,显示晚熟接穗的叶片在长日照下可产生开花抑制物质。接穗上的花朵和荚果数目与其保留叶片数呈反比,说明开花抑制物质阻止生殖器官的发育,且其作用也具有剂量效应。接穗去叶部位对其成花发育状态亦有一定影响。2.通过分期播种和同期嫁接,分别创造接穗株龄相同而砧木株龄不同及砧木株龄相同而接穗株龄不同的嫁接体,观察砧木株龄对接穗成花的影响,及接穗株龄对接穗自身开花和农艺性状的作用,以期了解早熟大豆植株开花刺激物质的量随株龄变化的关系,分析晚熟品种顶端生长点对可传导开花刺激物质的感受态随株龄变化的规律。砧木(黑河27)株龄不同、接穗(自贡冬豆)株龄相同的嫁接组合在长日条件下,接穗的成花发育状态有明显差别,表现出砧木株龄越大、诱导接穗成花的能力越强的趋势,说明随株龄增加,所产生的可传导开花刺激物质的量越多。在砧木(黑河27)株龄相同、接穗(自贡冬豆)株龄不同的嫁接组合中,接穗株龄越小,开花越早,荚果数目越多,说明接穗株龄越小,对来自砧木的可传导开花刺激物质的敏感性越强。植株对可传导开花刺激物质的敏感性可影响农艺性状和产量。3.分析了不同光周期处理下晚熟大豆品种营养生长、生殖发育及开花逆转过程中,可传导开花信号编码基因GmFT(Flower Locus T)在顶端生长点中的时空表达。在自贡冬豆成花转变及开花逆转过程中,GmFT mRNA出现于其茎端花分生组织和花器官原基中,且表达量与光周期处理的时间和生殖发育状态有关,表明GmFT mRNA可能参与了花分生组织的维持和花器官的形态建成,且其表达受光周期调控。4.在对花分生组织特性基因(APETALA1)在大豆中的同源基因GmAP1进行生物信息学分析的基础上,分析了其器官组织表达特异性和昼夜变化节律,及在不同光周期处理的大豆晚熟品种营养生长、生殖发育和开花逆转过程中的表达规律。GmAP1含有植物AP1同源蛋白所具有的MADS-MEF2和K-box结构域,与其它植物AP1同属AGL8亚家族。GmAP1在大豆叶片中的表达量最低,根中的表达量最高,在叶片中的表达具有昼夜节律性,并受光周期严格调控；在茎端生长点,GmAP1特异性地在花分生组织和花原基中表达,GmAP1在花形态建成中的表达模式与拟南芥AP1不完全相同。5.比较了熟期呈梯度分布的大豆品种(黑河27、鄂豆4号、吉林30、晋豆19、滇86-5、华夏1号和自贡冬豆)在不同光周期下GmFT和GmAP1的表达差异。短日处理加快了不同熟期品种的成花发育速度,同时伴随GmFT和GmAP1表达水平的提高。在长日处理下,GmFT和GmAP1的表达与不同品种初花期间呈负相关,品种的花期越早,其表达量越高,说明这两个基因均参与了大豆的花期决定。6.分析了由黑河27砧木诱导的自贡冬豆接穗成花过程中3mFT和GmAP1的表达变化。在自贡冬豆接穗(尤其花分生组织、花原基和茎)中检测到(GmFT和GmAP1mRNA的表达,其中,GmFT先于GmAP1表达,而GmAP1的表达与接穗花分生组织的分化同步,证明GmFT是GmAP1的上游基因。推测GmFT mRNA参与了大豆的成花诱导。7.通过原核表达GmFT获得的蛋白质免疫兔子,获得GmFT抗体血清,并验证了利用Western杂交技术检测大豆GmFT蛋白质的可能性。综上所述,本研究获得了关于大豆开花物质、GmFT及其相关基因时空表达的信息,加深了对大豆品种熟期差异分子机制的了解,为研究大豆可传导开花刺激物的分子本质提供了重要依据。