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菜心(Brassica rapa syn.campestris L.ssp.chinensis var．utils Tsen et Lee)是十字花科芸薹属芸薹种白菜亚种的一个变种，原产于中国南部，是我国南方的特产蔬菜之一。菜心的产品器官是花薹，花薹形成即是菜心产品器官形成过程，因此研究抽薹机理、促进菜薹形成不但在植物发育生物学上具有重要的理论意义，而且对于菜心的生产也具有巨大应用价值。本研究以菜心极早熟品种‘油青49’和晚熟品种‘油青甜菜心80天’为试材，研究了它们的花芽分化过程，并以此为基础对菜心抽薹开花相关基因进行克隆及表达研究；利用cDNA-AFLP技术分析了菜心的抽薹材料与未抽薹材料之间的转录组差异；采用RACE技术对一些差异片段进行序列扩增，分析其序列特征并预测其蛋白质结构与功能；采用半定量RT-PCR技术对它们的表达特征进行了研究。取得主要结果如下：
(1)花芽形态发育细胞学观察确定了当早熟品种为两片大真叶、晚熟品种为两片大真叶一小心时植株由营养生长时期转入生殖生长，即花芽分化起始点；当早熟品种为四片大真叶一大心、晚熟品种展出五片真叶一小心时，第一个完整的花蕾体形成。
(2)运用同源基因克隆法从两个菜心品种的转录组中均成功的克隆到与抽薹开花相关的BrcuFLC、BrcuFRI和BrcuFCA基因片段，对这些基因的不同的时空表达特性研究结果表明菜心的抽薹开花不属于春化途径和FRI途径，而很可能属于自主开花途径。
(3)针对菜心材料多糖等特点，比较了三种提取菜心总RNA方法的效果，得出了改进Trizol法提取的总RNA完整性好、产量高，优于其它两种方法，可以作为菜心总RNA提取，进行cDNA-AFLP分析的首选方法。
(4)优化了cDNA-AFLP技术体系，cDNA-AFLP比较好的体系如下：预扩增适宜退火温度为50～58℃均适合；循环次数为27个最佳；Mg2+浓度对cDNA-AFLP结果的影响较大，Mg2+浓度在2.5mM时电泳效果最好。
(5)进行菜心抽薹开花的cDNA-AFLP差显分析，以抽薹与未抽薹各五个时期10份材料的cDNA-AFLP差异显示分析中，通过81对引物组合选择性扩增，共得到了约40000条大小在50～600bp之间的cDNA片段(transcript-derived fragments，TDFs)。分离并克隆到19条在第一时期无，第二、三、四和完全抽薹开花期有或第一、二时期无，第三、四、五时期有的差异条带。对这19个TDFs进行了BLAST分析，结果表明有15个TDFs序列与数据库中已登录的基因或EST序列具有一定的相似性，这些片段可能与花色素苷的合成、光合作用、信号传递、光敏色素、酶促防御系统等相关；2个与假拟蛋白相似，另有2个属于新的序列。
(6)利用RACE技术扩增了差异片段Brcu-A12T6的全长序列，对它的表达特性进行了分析。首先从菜心的转录组中成功克隆到A12T6未知基因片段相关基因的3’和5’末端(Brcu-A12T6)，以拼接的序列设计引物扩增得到了cDNA和DNA的全长序列。该基因cDNA全长为1271bp，搜索最大的ORF框为555bp，推导的氨基酸序列与拟南芥编码雄性不育基因的部分氨基酸同源性最高；DNA序列包括3个外显子和2个内含子，内含子长度分别为341bp和105bp。Southern杂交的拷贝数分析表明，该基因在菜心基因组中至少有2个拷贝，甚至可能3个或成簇存在。RT-PCR对该基因不同时期的表达特性分析表明可能与菜心的植株发育密切相关。
(7)利用RACE技术扩增差异片段Brcu-A6T4全长序列，对它的表达特性进行了分析。该片段长度为1332bp，DNA全长为2460bp，含有8个内含子。经BLAST查询比对，Brcu-A6T4基因应该为拟南芥二氢黄酮醇还原酶(DFR)的同源基因，该酶为二氢黄酮醇转变为花色素苷反应的第1个酶。Brcu-A6T4基因的起始密码子位于第68位碱基上，而终止密码子在第1006位碱基上，整个ORF框长度为939bp，编码312个氨基酸序列。不同时期的表达结果显示该基因表达水平随着花芽分化的完成而增加，开花期达到最高，与其它物种关于DFR基因报道的表达结果相一致，表明该基因与菜心的开花可能相关。
(8)利用RACE技术扩增差异片段Brcu-A12T12的全长序列，对它的表达特性进行了分析。该基因的cDNA全长序列为896bp，ORF框的长度为876bp，编码291个氨基酸；DNA序列的全长共1721bp，包括5段外显子和4个内含子，内含子长度依次为335bp、327bp、73bp和103bp；推导的蛋白质的分子量约为32.7kDa，等电点为5.215，PH7.0时的电荷为8.120；氨基酸序列与拟南芥、水稻、豌豆、小麦等磷酸核酮糖激酶(PRK)相似性高，该酶主要是在光合作用C3途径中催化ATP参与下将核酮糖5-磷酸形成RuBP(核酮糖-1，5-二磷酸)。RT-PCR分析得到Brcu-A12T12的转录本在早、晚熟菜心品种的各个时期都有表达，但表达量逐渐增强。在两个品种中，完全抽薹开花期的表达量均高于其它四个时期。