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    拟南芥AtHSPR基因在GA介导的开花发育中的功能研究

    王永丽  
    【摘要】:赤霉素是植物生长发育过程中一类重要的植物激素,影响植物的种子萌发、叶和根的生长、成花诱导、以及花和果实的发育?;ㄓ牍缘姆⒂悄饽辖娣⒂闹匾槌刹糠?。植物的开花主要由自主途径、春化途径、光依赖途径以及赤霉素途径协同控制,赤霉素同时在控制拟南芥的果荚发育中也发挥着重要的作用。本实验室在拟南芥C24生态型中通过T-DNA插入筛选获得了一个多效表型的突变体athspr(Arabidopsis thaliana heat shock protein trlated)。与野生型拟南芥(WT)相比,athspr突变体开花时间延迟,且该差异在短日照条件下更为显著。同时,在短日照条件下,athspr突变体果荚的育性显著降低。为了揭示At HSPR在拟南芥开花与果荚发育上的功能,本研究采用常规的表型差异观察统计、启动子诱导表达分析、外源GA处理与q RT-PCR等方法和技术,研究了At HSPR在开花与果荚发育中的重要作用。主要研究结果如下:1.通过在线启动子分析网站Plant CARE分析At HSPR启动子发现,At HSPR启动子中存在诸多响应GA与光信号的顺式作用元件。并且,外源施加10μM、25μM和50μM的赤霉素处理10天大的WT以及pro At HSPR::GUS转基因系,发现At HSPR启动子的活性可以被GA诱导表达上调。2.在长日照(LD)条件下,对pro At HSPR::At HSPR过表达系(OE)、WT与athspr突变体的开花时间、株高及莲座叶数目的统计分析发现,OE的开花时间早于WT,而athspr突变体的开花时间则晚于WT。同时,开花时间越早伴随着株高越高、莲座叶数目越少。表明At HSPR参与调控拟南芥的开花。3.在LD条件下,对21天大的OE、WT与athspr突变体外源施加100μM GA_3处理后发现,athspr突变体的开花时间可以部分恢复至WT水平,同时莲座叶数目减少,株高增高。q RT-PCR结果显示开花基因FT(FLOWERING LOCUS T)与SOC1(SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1)在athspr突变体中表达量降低,结果表明,At HSPR可能通过影响FT和SOC1的表达来参与调控拟南芥的开花。4.在短日照(SD)条件下,athspr突变体与WT开花时间之间的差异更为显著,且外源GA_3处理可以部分恢复athspr突变体开花延迟的表型,说明在排除光信号途径的干扰后,At HSPR功能的缺失可部分通过外源GA来弥补。q RT-PCR结果显示在athspr突变体中,LFY、SOC1开花基因下调,GA受体GID基因表达无显著性差异,GA合成中的关键酶基因GA20ox1、GA20ox2和GA3ox1合成降低,同时促进开花相关基因SVP与SPL的表达。以上结果表明,At HSPR基因参与GA介导的开花调控。5.对所有株系的拟南芥果荚类型进行统计,结果显示:WT与OE系在SD和LD条件下,不育性果荚均较少,无显著性差异。但是athspr突变体在SD条件下比在LD条件下果荚的育性显著降低。在SD条件下,外源100μM GA_3处理后,athspr突变体可育性果荚比例增加约20%。说明At HSPR参与GA介导的拟南芥的果荚发育。由上述结果可知,与WT相比,athspr突变体开花延迟、莲座叶数目增多、株高降低。同时,在短日照条件下,athspr突变体的果荚育性显著降低。外源GA_3的处理可以部分恢复athspr突变体的开花时间与果荚的育性至WT水平。q RT-PCR结果显示,athspr突变体开花延迟是由于GA合成过程中GA20ox1、GA20ox2、GA3ox1关键酶基因的表达水平降低以及FT、SOC1、LFY等开花基因表达水平的降低引起的。因此,At HSPR参与了GA介导的拟南芥的开花与果荚发育。


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