芥菜开花整合子SOC1的克隆和表达分析

【摘要】在植物生长过程中,开花是从营养生长向生殖生长转变的关键时期,是植物生长发育和繁衍后代的重要环节,提前开花不仅可以调节花期,还能加快品种的选育。延迟开花可在生产中避免植物的早熟。所以开花时间在植物的生产和育种中存在着重要意义。影响开花时间的因素主要包括温度和光照等外界环境因素以及内在因子(植物生长状态、发育阶段和遗传因素等)。春化途径、自主途径、光周期途径和赤霉素途径是主要的调节芥菜开花的途径。虽然这些途径中存在不同的调控开花基因,但最终会汇聚到共同的开花整合子上。目前,拟南芥中大量的与开花时间相关基因已经被分离出来,如FLOWERINGLOCUSC(FLC)、SUPPRESSOROFCOOVEREXPRESSION1(SOC1)、FLOWERINGLOCUST(FT)等,而其中SOC1和FT是促进开花的基因,FLC与之相反,是抑制开花的基因。由于芥菜和甘蓝都是重要的十字花科蔬菜作物,前者属于种子春化型,后者属于绿体春化型。因此,对芥菜和甘蓝中开花时间调控基因SOC1的研究,在生产和实践中都存在着十分重要的意义。本实验以芥菜和甘蓝为研究材料,利用己报导的开花基因保守区域设计特异引物,克隆得到了芥菜和甘蓝的SOC1因。将两种十字花科蔬菜的基因SOC1进行序列同源性分析,并利用实时荧光定量RT-PCR对芥菜的开花调控基因SOC1在不同途径中的表达情况进行分析。1SOC1的克隆与分析根据已发布的拟南芥中SOC1基因的保守区域设计特异引物,从芥菜和甘蓝中克隆得到SOC1基因的cDNA序列,芥菜SOC1基因含有625bp个碱基,编码208个氨基酸残基,进化分析表明与油菜SOC1(AFM77891.1)的亲缘关系最近。甘蓝SOC1基因含有625bp碱基,编码209个氨基酸残基,与油菜SOC1(AFH41826.1)的亲缘关系最近。两者都是MIKC型MADS蛋白,芥菜和甘蓝SOC1编码的氨基酸残基的同源性达到88.99%。推导氨基酸序列结果显示芥菜和甘蓝中SOC1基因编码的氨基酸序列中含有MADSMEF2-Like的MADS域,是MADS家族的成员。2自主途径中芥菜SOC1基因的表达分析利用荧光定量RT-PCR方法分析了SOC1因在不同开花途径中(自主途径、光周期途径和春化途径)芥菜叶片和茎尖中的表达情况。结果表明,芥菜生长初期SOC1达量很低,随着植物的生长SOC1表达量会上升。在芥菜自主途径中,第3个时期SOC1的表达量会呈现大幅度增加,在茎尖中表现尤为明显,最先达到表达量的最大值,SOC1表达量约为第2个时期的7倍,然后表达量开始下降,叶片中第3个时期SOC1表达量约为第2个时期的的5倍；叶片中第4个时期表达量会有少量上升,之后开始下降。这表明芥菜生长过程中存在一复杂的基因调控网络来调控自身的开花,达到繁衍后代的目的。3光周期途径中芥菜SOC1基因的表达分析在光周期途径的5个时期中,只有叶片第3个时期相比前一个时期(第2个时期)表达量略有下降,其他时期SOC1的表达量一直在上升,叶片和茎尖中最大表达量都出现在第5个时期中,而且除了第3个时期叶片中SOC1表达量低于茎尖,其他四个时期叶片中SOC1表达量都明显高于茎尖。这表明长日照促进了SOC1表达。4春化途径中芥菜SOC1基因的表达分析在低温条件下,第2个时期的茎尖和叶片中SOC1表达量很低,茎尖中第3个时期中表达量开始上升,而表达量上升最明显的是在第5个时期。在叶片中SOC1表达量的最大值是第3个时期,而且叶片中SOC1的表达量也明显高于茎尖中同一时期。这表明持续一段时间的低温抑制了开花抑制因子的表达。
【作者】邹晨辉；
【导师】宋明；汤青林；
【作者基本信息】西南大学，蔬菜学，2014，硕士
【关键词】芥菜；甘蓝；SOC1；基因克隆；表达分析；

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