拟南芥VQ25基因调控开花的分子机理研究

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对开花植物来说,在一年中合适的时间开花、结籽对其获得更强的繁殖适应性具有重要意义。拟南芥的开花时间受到多种内外因素的调控。以往研究鉴定到了六大类开花调控途径:即春化途径、自主途径、光周期途径、赤霉素途径、年龄途径以及环境温度途径。光周期途径对植物开花时间的调节具有主要贡献。拟南芥作为一种兼性长日植物,表现为长日照加速开花,短日照延缓开花。环境温度途径是近年来刚刚鉴定出的一条途径,在短日照条件下,较高的环境温度(27℃)能够促进拟南芥开花。  我们实验室在前期工作中对VQ基因家族进行了系统研究。VQ基因家族编码了一类植物特有的转录调控因子,其蛋白质一级结构包含一段保守的FxxxVQxxTG(VQ-motif)基序。拟南芥含有34个VQ家族成员,大部分成员的功能未知。本实验室之前初步的研究发现,VQ25定位于细胞核,VQ25能够与FT(FLOWERING LOCUS T)、PIF4(PHYTOCHROME-INTERATING FACTOR4)进行相互作用,但是VQ25调控开花的功能和机理并不清楚。  本研究首先对VQ25进行了功能鉴定。表型分析发现,功能缺失突变体vq25-2在短日照、27℃条件下明显早花;而在长日照、27℃条件下开花时间与野生型无显著差异,表明VQ25可能作为环境温度途径的开花抑制因子发挥作用,不参与光周期对植物开花的调控。GUS染色实验揭示了VQ25表达的时空特异性,结果表明VQ25基因表达受到环境温度的诱导;并且仅地上部检测到了VQ25基因的表达,表达部位主要集中在新叶、茎、茎生叶、花器官和角果。原生质体双分子荧光互补BiFC实验表明,VQ25能够与FT在细胞核内进行相互作用。嫁接实验表明,VQ25蛋白具有在维管组织中远距离移动的能力。为了探究VQ25蛋白质水平的调控和工作模式,我们利用三种不同的磷酸化位点预测数据库和蛋白质一级结构数据库对VQ25进行了预测。分析表明,在VQ25蛋白质一级结构中,具有很多潜在的磷酸化位点和一个DNA结合基序,为我们后续的研究指出了方向。  综上所述,本论文初步揭示了VQ25在调控植物开花过程中的生物学功能。研究结果为深入认识环境温度调控开花的途径提供了线索,对充分认识环境因素对植物生长发育的精细调控具有重要意义。
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