《銀杏開花調控關鍵基因鑑定及分子機理研究》是王義強為項目負責人，中南林業科技大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：銀杏開花調控關鍵基因鑑定及分子機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王義強
- 依託單位：中南林業科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
草本植物開花機理研究已取得了重要進展,擬南芥開花調控關鍵基因如FT、TFL1、SOC1、FLC、SPL、AP1的功能已鑑定，開花主要途徑——光周期途徑、春化途徑和年齡途徑等的分子機理已較清楚。而銀杏是古老的木本裸子植物、我國特產經濟樹種，幼年期長達20年才開花，其開花調控分子機制尚不清楚。本項目基於轉錄組學方法，採用cDNA 文庫、EST 技術、PCR和qRT-PCR技術等對銀杏開花調控關鍵基因進行分離、鑑定與表達，闡明銀杏開花調控的途徑及分子機理：（1）銀杏開花調控候選關鍵基因（GbFT、GbTFL1、GbSOC1、GbFLC、GbSPL、GbAP1）克隆；（2）銀杏開花調控候選關鍵基因轉擬南芥和楊樹功能鑑定；（3）銀杏開花調控途徑基因表達驗證及分子機理分析。項目完成將首次揭示銀杏開花調控的關鍵基因及分子機理，闡明與草本植物開花調控機理的異同，為銀杏分子育種與生產栽培提供理論指導。
結題摘要
草本植物擬南芥開花調控途徑及分子機理研究已取得重要成就，但木本裸子植物開花調控機理尚不清楚。銀杏是我國特產的重要經濟樹種，最古老的木本裸子植物，在生物進化上位於種子植物的源頭，其開花分子機制應具有保守性與特異性。本項目主要通過轉錄組學分析銀杏開花相關基因的差異表達與功能，探索銀杏開花調控的關鍵基因及分子機理，揭示其與草本植物開花調控的異同。本項目的主要研究內容：（1）銀杏不同花芽分化期和不同生長發育期的基因表達差異研究；（2）銀杏開花調控關鍵基因篩選、克隆與功能驗證；（3）銀杏開花調控分子機理分析；（4）銀杏細胞培養及遺傳轉化。本項目的重要結果、關鍵數據：（1）完成了銀杏花、芽、葉等11個樣品的轉錄組測序，共獲得93.07Gb 表達基因資料庫，Unigenes基因35610條，有功能注釋基因35,179條，新基因431條；大量的基因歸為分子功能、細胞組分、生物過程3個大類50個小類，其中代謝過程、催化活性和細胞過程等富集程度較高，與銀杏花芽分化有關。（2）對銀杏差異基因表達模式分析，結合螢光定量基因表達驗證，篩選鑑定克隆出與開花調控相關的10個關鍵基因和4個關鍵miRNA：GbFT、GbSOC1（GBM6）、GbLFY、GbFUL、GbSVP、GbAG（GBM5）、GbCOL、GbGI、GbSPL3、GbFLC；gbi-miRNA159、gbi-miRNA 319、gbi-miR156、gbi-miRNA172。（3）初步揭示了銀杏開花調控的分子機理，構建了銀杏開花途徑基因調控網路模式圖：隨著銀杏年齡的增長，銀杏莖端gbi-miRNA159、gbi-miRNA 319表達增加，其靶基因MYBs表達下調，從而引起開花決定基因GbLFY、GbSOC1解除部分抑制，莖端完成從幼年期到成熟期轉變；同時銀杏葉片在長日照條件下，GbGI表達促使GbCOL表達，進而促使GbFT基因表達，GbFT蛋白運輸到莖端進一步解除GbSOC1等抑制，從而誘導銀杏開花；銀杏中沒有發現開花決定關鍵基因AP1和開花抑制基因TFL1。本項目發表核心期刊論文7篇、會議論文12篇（優秀會議論文7篇），申請國家發明專利1件，培養研究生7名（已畢業4人），項目研究成果為銀杏分子育種與生產栽培提供了理論與實踐指導，為其它木本裸子植物開花分子機理研究提供了借鑑。
