早實(shí)枳和普通枳成花轉(zhuǎn)變過程中基因表達(dá)差異比較及成花關(guān)鍵基因PtFCA的調(diào)控機(jī)制研究.pdf

1、柑橘是世界第一大果樹。柑橘在生長發(fā)育過程中需經(jīng)歷2個重要的轉(zhuǎn)變時期:即童期向成年期的轉(zhuǎn)變和營養(yǎng)枝向結(jié)果枝的轉(zhuǎn)變。漫長的童期，極大的阻礙了柑橘育種進(jìn)程和重要經(jīng)濟(jì)性狀遺傳規(guī)律的研究。目前關(guān)于植物成花調(diào)控的分子遺傳學(xué)研究結(jié)果大多數(shù)來自于模式植物，而對于多年生木本植物特別是果樹成花的調(diào)控機(jī)理知之甚少。早實(shí)枳與普通枳開花性狀存在較大差異，而遺傳背景相似，為柑橘成花發(fā)育的分子機(jī)理研究提供了寶貴的材料。本研究以普通枳和早實(shí)枳春梢為材料研究了二者在轉(zhuǎn)錄

2、組水平上的差異，并且對MPSS分析獲得的成花關(guān)鍵基因PtFCA進(jìn)行了功能驗(yàn)證及調(diào)控機(jī)理的研究。主要結(jié)果如下:
　　1.MPSS比較了早實(shí)枳和普通枳春梢成花轉(zhuǎn)變時期轉(zhuǎn)錄組水平上的差異，在早實(shí)枳和普通枳中共檢測到了36，523條序列。在早實(shí)枳中存在6，859條特異序列，而普通枳有5，055條。同時發(fā)現(xiàn)有2，735個基因在早實(shí)枳和普通枳中存在差異表達(dá)。Real-time PCR驗(yàn)證了MPSS檢測的30個差異表達(dá)基因的表達(dá)模式，其中28個

3、基因表達(dá)模式與測序結(jié)果一致，表明MPSS能準(zhǔn)確檢測基因差異表達(dá)。
　　2.對測序序列進(jìn)行注釋，鑒定了569個轉(zhuǎn)錄因子，分布在60個基因家族中。早實(shí)枳和普通枳分別含有564和552個轉(zhuǎn)錄因子，其中屬于MADS基因家族最多，其次為AP2/EREBP和WRKY基因家族。同時發(fā)現(xiàn)了一些成花調(diào)控先相關(guān)的基因家族如MADS、SEP和MYB等。
　　3.采用Blast2GO和KEGG對差異表達(dá)基因進(jìn)行功能分類，GO分類發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)基因具有

4、結(jié)合活性、酶活性及轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能的最多。KEGG分析發(fā)現(xiàn)約200條代謝途徑參與早實(shí)枳和普通枳的成花轉(zhuǎn)變。
　　4.本研究鑒定了枳中110條屬于擬南芥成花調(diào)控途徑的同源基因。比較成花調(diào)控基因在早實(shí)枳和普通枳的表達(dá)模式，發(fā)現(xiàn)大部分促進(jìn)成花的基因在早實(shí)枳中上調(diào)表達(dá)，而抑制成花的基因則下調(diào)表達(dá)。
　　5.分離了普通枳和早實(shí)枳的FCA同源基因（PtFCA）。普通枳和早實(shí)枳的PtFCA序列一致。PtFCA含有2個RRM、1個WW和1個Pr

5、oline-rich保守性結(jié)構(gòu)域，與雙子葉植物FCA同源性較單子葉植物高。
　　6.PtFCA具有選擇性剪切現(xiàn)象，共有3個轉(zhuǎn)錄本。PtFCA1編碼全長FCA蛋白。PtFCA2和PtFCA3編碼RRM2和WW結(jié)構(gòu)域缺失的短截蛋白。FCA的選擇性剪切在枳和模式植物中既具有保守性又具有多樣性?；驑尳閷?dǎo)的洋蔥表皮亞細(xì)胞定位結(jié)果表明，PtFCA1定位在細(xì)胞核中，具有轉(zhuǎn)錄因子特性。PtFCA2和PtFCA3則廣泛分布在細(xì)胞中，可能具有更為廣

6、泛的功能。
　　7.Real-time PCR檢測PtFCA不同轉(zhuǎn)錄本在普通枳和早實(shí)枳不同發(fā)育階段和部位的表達(dá)模式，推測PtFCA可能與成花發(fā)育和根系發(fā)育相關(guān)。功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)證明PtFCA1能部分互補(bǔ)fca-1擬南芥突變體晚花表型。PtFCA2在fca-1擬南芥中異位表達(dá)后具有晚花及根系增長的表型，PtFCA3對成花時間和根系生長則沒有影響。表明PtFCA參與成花轉(zhuǎn)變和根系發(fā)育的調(diào)控，而不同轉(zhuǎn)錄本發(fā)揮的功能存在差異。
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