早实枳和普通枳成花转变过程中基因表达差异比较及成花关键基因PtFCA的调控机制研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linchenxu
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柑橘是世界第一大果树。柑橘在生长发育过程中需经历2个重要的转变时期:即童期向成年期的转变和营养枝向结果枝的转变。漫长的童期,极大的阻碍了柑橘育种进程和重要经济性状遗传规律的研究。目前关于植物成花调控的分子遗传学研究结果大多数来自于模式植物,而对于多年生木本植物特别是果树成花的调控机理知之甚少。早实枳与普通枳开花性状存在较大差异,而遗传背景相似,为柑橘成花发育的分子机理研究提供了宝贵的材料。本研究以普通枳和早实枳春梢为材料研究了二者在转录组水平上的差异,并且对MPSS分析获得的成花关键基因PtFCA进行了功能验证及调控机理的研究。主要结果如下:  1.MPSS比较了早实枳和普通枳春梢成花转变时期转录组水平上的差异,在早实枳和普通枳中共检测到了36,523条序列。在早实枳中存在6,859条特异序列,而普通枳有5,055条。同时发现有2,735个基因在早实枳和普通枳中存在差异表达。Real-time PCR验证了MPSS检测的30个差异表达基因的表达模式,其中28个基因表达模式与测序结果一致,表明MPSS能准确检测基因差异表达。  2.对测序序列进行注释,鉴定了569个转录因子,分布在60个基因家族中。早实枳和普通枳分别含有564和552个转录因子,其中属于MADS基因家族最多,其次为AP2/EREBP和WRKY基因家族。同时发现了一些成花调控先相关的基因家族如MADS、SEP和MYB等。  3.采用Blast2GO和KEGG对差异表达基因进行功能分类,GO分类发现差异表达基因具有结合活性、酶活性及转录调控功能的最多。KEGG分析发现约200条代谢途径参与早实枳和普通枳的成花转变。  4.本研究鉴定了枳中110条属于拟南芥成花调控途径的同源基因。比较成花调控基因在早实枳和普通枳的表达模式,发现大部分促进成花的基因在早实枳中上调表达,而抑制成花的基因则下调表达。  5.分离了普通枳和早实枳的FCA同源基因(PtFCA)。普通枳和早实枳的PtFCA序列一致。PtFCA含有2个RRM、1个WW和1个Proline-rich保守性结构域,与双子叶植物FCA同源性较单子叶植物高。  6.PtFCA具有选择性剪切现象,共有3个转录本。PtFCA1编码全长FCA蛋白。PtFCA2和PtFCA3编码RRM2和WW结构域缺失的短截蛋白。FCA的选择性剪切在枳和模式植物中既具有保守性又具有多样性。基因枪介导的洋葱表皮亚细胞定位结果表明,PtFCA1定位在细胞核中,具有转录因子特性。PtFCA2和PtFCA3则广泛分布在细胞中,可能具有更为广泛的功能。  7.Real-time PCR检测PtFCA不同转录本在普通枳和早实枳不同发育阶段和部位的表达模式,推测PtFCA可能与成花发育和根系发育相关。功能互补实验证明PtFCA1能部分互补fca-1拟南芥突变体晚花表型。PtFCA2在fca-1拟南芥中异位表达后具有晚花及根系增长的表型,PtFCA3对成花时间和根系生长则没有影响。表明PtFCA参与成花转变和根系发育的调控,而不同转录本发挥的功能存在差异。  8.酵母双杂交系统和双分子荧光互补验证了PtFCA与PtFY互作。PtFCA通过WW结构域与一系列蛋白互作,如PtNF-YA7和PtELIP,表明PtFCA可能通过蛋白互作方式响应不同信号而发挥多种功能。  9.ABA和温度处理枳后,采用real-time PCR检测PtFCA及其互作基因的表达量,表明ABA和温度能影响PtFCA表达水平。
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