菊花MYB2轉錄因子調控花期的分子機理研究

《菊花MYB2轉錄因子調控花期的分子機理研究》是蔣甲福為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。

基本介紹

• 中文名：菊花MYB2轉錄因子調控花期的分子機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蔣甲福
• 依託單位：南京農業大學

項目摘要

菊花是我國十大傳統名花和世界四大切花之一。多數菊花品種屬典型的短日照植物。目前主要通過光溫調控以實現周年生產供應，能耗成本高昂。我們前期研究發現超表達CmMYB2轉基因擬南芥花期改變，超表達CmMYB2轉基因菊花開花提前，但其調控花期的具體機制尚不清楚；通過酵母雙雜交發現CmMYB2與CmMYB9A互作。本研究擬通過CmMYB2轉基因株系表達譜分析鑑定其調控的下游基因；通過酵母雙雜交進一步從菊花文庫中篩選CmMYB9A的互作蛋白，從擬南芥文庫中篩選CmMYB2互作蛋白，並運用雙分子螢光互補技術（BiFC）、GST Pull-down技術和免疫共沉澱技術（CoIP）進行驗證，再通過轉基因手段對篩選出的目的蛋白基因進行功能鑑定。最終闡釋菊花CmMYB2蛋白複合體調控花期的分子機制。該研究不僅能豐富植物MYB轉錄因子調控花期的理論基礎，也可為菊花花期改良提供基因資源，具有重要科學意義和套用前景。

結題摘要

菊花是我國十大傳統名花和世界四大切花之一，具有很高的觀賞價值和套用價值。我們前期研究發現超表達CmMYB2轉基因擬南芥花期改變，但其調控花期的具體機制尚不清楚。本研究以切花菊‘神馬’為研究材料，通過進一步研究CmMYB2的功能及調控開花的分子機制，闡釋菊花CmMYB2蛋白複合體調控花期的分子網路。將CmMYB2轉化菊花‘神馬’，發現其超表達株系開花提前，而RNAi干擾株系開花推遲。分別對野生型、超表達株系和RNAi干擾株系進行轉錄組分析，發現光周期開花途徑中的轉錄因子在不同株系中差異表達。對一些光周期途徑的基因進行驗證，其中成花激活子（CmFTL3、CmAFL1、CmAFL2、CmM111、CmCOL1）在CmMYB2超表達株系中，其表達量均上調，而在RNAi干擾株系中的相應表達量均下調。為探索菊花CmMYB2參與花期調控的分子網路機制，在酵母中CmMYB2可與鋅指轉錄因子家族蛋白CmBBX24發生相互作用，進而又發現CmBBX24可與鋅指轉錄因子家族的另一個蛋白CONSTANS（CmCOL1）發生相互作用。分別在洋蔥表皮細胞和菸草葉片中進行雙分子螢光互補（BiFC）實驗，進一步驗證CmMYB2與CmBBX24，CmBBX24與CmCOL1間的互作，並發現CmMYB2可與其本身形成同源二聚體。為了進一步明確CmCOL1基因的功能，構建了植物正義表達載體pMDC43-CmCOL1，利用農桿菌介導法轉化野生型擬南芥和擬南芥co突變體，結果表明，超表達CmCOL1基因的擬南芥植株比野生型開花提前。並且CmCOL1也可部分互補擬南芥co突變體的晚花表型。此外，克隆1.8 kb CmFTL3的啟動子片段。菸草瞬時表達研究發現CmCOL1可以結合CmFTL3的啟動子區域，進而激活CmFTL3的表達。但CmBBX24轉基因菊花卻沒有引起開花時間的變化，這與已有的報導不同，這可能與研究的菊花品種不同有關。我們驗證了CmBBX24干擾轉基因株系對乾旱敏感，並且發現CmBBX24抑制CmBBX22的表達，同時CmBBX24和CmBBX22存在互作。通過轉錄組測序和乙烯含量測定發現，CmBBX24干擾轉基因和過表達CmBBX22轉基因‘神馬’通過增加乙烯合成回響乾旱脅迫。該研究豐富了植物MYB轉錄因子調控花期的理論基礎；發表SCI論文7篇；培養研究生4名。