光周期和糖信號誘導新鐵炮百合成花的調控機理研究

《光周期和糖信號誘導新鐵炮百合成花的調控機理研究》是依託北京林業大學，由賈桂霞擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：光周期和糖信號誘導新鐵炮百合成花的調控機理研究
• 依託單位：北京林業大學
• 項目負責人：賈桂霞
• 項目類別：面上項目

項目摘要

百合是重要的商品花卉，新鐵炮百合可在一年內實現從播種育苗到開花結實。前期研究表明，其成花誘導與光周期密切相關。對不同苗齡的幼苗進行長短日照處理、互動遷光等處理，結合花芽分化、以及光周期途徑中關鍵基因CO和FT基因的表達模式，確定幼齡期、感受態、開花決定和花發育的關鍵時間節點及形態指標。採集各時間節點的葉片和莖尖樣本進行轉錄組測序，經生物信息學分析和不同樣本間表達量的變化，找出與光周期成花調控相關的基因，預測可能與早花相關的候選基因。分析候選基因在不同組織、發育階段和誘導條件下的表達模式，構建出新鐵炮百合光周期調控成花的信號通路；克隆與早花相關的關鍵基因的全長，並進行序列分析。該研究對揭示新鐵炮百合早花的分子機理及培育短生育期百合新品種具有重要理論意義和實際套用價值。

結題摘要

新鐵炮百合實生苗可在一年內完成開花結實，光周期途徑是其重要的開花途徑之一。因此對不同苗齡的實生苗進行長短日照處理，通過形態、解剖、生理和基因表達等指標，確定誘導成花的關鍵節點。在轉錄組測序的基礎上，獲得新鐵炮百合成花誘導途徑的同源基因；研究光周期成花調控通路中重要同源基因在不同條件和發育階段的表達模式，篩選出成花轉變的關鍵基因。克隆獲得基因全長，並進行序列分析。重要研究結果如下：在長日照條件下，新鐵炮百合實生苗的開花時間較短日照下提前4個月左右。確定了新鐵炮百合幼齡期、感受態、開花決定以及花發育的關鍵時間節點及相關的形態特徵，其中幼齡期為播種後至7-8片基生葉，感受態期為9-10片基生葉，誘導期為抽葶並具1-2個節間，成年期為5-6個節間，花芽分化期為9-10個節間；在莖尖分生組織結構沒有變化時，LfCOL9 和LfFT1的晝夜節律表達模式可作為新鐵炮百合實生苗進入感受態和成花誘導期的重要指標。幼齡期、誘導期、成年期和分化期葉片和莖尖轉錄組測序共獲得37,032個差異表達基因，共發現與成花相關的同源基因85個，其中轉錄因子52個，包括bZIP、RAV、MYB、CO-like、AP2/EREBP、SBP、GRAS、MADS-box等；這些基因分布於目前已發現的高等植物成花調控的五條途徑，其中光周期成花調控差異表達基因41個。分析了光周期途徑8個COLs基因家族同源基因以及LfFT1基因在不同光周期誘導條件下、不同發育階段晝夜節律的表達情況。結果表明，LfCOL9和LfFT1基因在長日照下成花誘導時高表達，呈現出與擬南芥較為一致的晝夜節律表達模式；確定其是長日照誘導新鐵炮成花轉變的關鍵基因。從新鐵炮百合中，克隆得到LfCOL5、LfCOL9、LfFT1、 LfLFY和LfAP1基因全長，經胺基酸序列系統進化分析，其與單子葉植物的同源基因親緣關係較近。本研究首次獲得百合光周期成花調控有關的基因資料庫，對新鐵炮百合早花機理的研究具有重要的理論意義。所獲的開花關鍵基因，對培養生育期短的百合新品種及栽培技術的建立具有重要的實際套用價值。