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菊花是我国传统名花,也是世界四大切花之一。许多菊花品种,如切花菊“Jinba”,其开花过程对光照较为敏感,在产业化生产过程中,常因冬季的补光和夏季的遮光措施,浪费了大量的人力和财力资源,因此培育光周期不敏感型菊花新品种在实际生产过程中具有重要的意义,而分子育种的方式为菊花新品种培育提供了新的便捷途径。
本实验利用同源克隆的方法,从菊花中分离克隆了三个EMF基因,CmEMF1,CmEMF2_1和CmEMF2_2,三者全长分别为:3648 bp,2277 bp和2109 bp,而编码的蛋白质分别含有:1044,627,609个氨基酸。结构分析表明,CmEMF1蛋白不含有已知的保守结构域,含有一个活性位点,多个氨基酸结合位点。
两个CmEMF2蛋白都含有VEFS-box保守结构域和C2H2锌指结构特征区域,CmEMF2蛋白可能通过VEFS-box结构域跟C2H2锌指结构域之间相互作用调控HOX基因的转录翻译过程,会对异染色质的特性产生间接影响,对菊花的生长发育产生调控作用,而且VEFS-box结构域可能是CmEMF蛋白与其他蛋白如AG等产生相互作用的区域。
序列比对分析表明,CmEMF2_1和CmEMF2_2蛋白相似度只有65.5%,二者的活化区域和结合区域也存在较大的差别。系统进化树分析表明,CmEMF1蛋白与苜蓿和蔷薇的遗传距离较近,而CmEMF2蛋白与茶树和葡萄的遗传距离较近。
荧光定量分析表明,两个CmEMF2基因在菊花生长过程中表达模式不同,而CmEMF1和CmEMF2_2表达模式较为相似,推测两者对于开花调控具有相似的功能,特别在菊花花芽分化的后期CmEMF1和CmEMF2_2的表达量增加,可能与抑制花器官相关基因的过度表达有关,如AG基因的二次表达等,两者可能在开花调控过程中二者起着协同调控的作用。
三个CmEMF基因在菊花的整个生长发育过程中都有表达,他们不仅参与了菊花的营养生长,尤其是叶子的正常发育过程,而且在花芽分化的过程中可能也起着一定的调控功能,保证了菊花的正常生长和生殖发育。