小麦花发育重要基因TaGI1与Ta MADS1的分离与功能分析

论文题目: 小麦花发育重要基因TaGI1与Ta MADS1的分离与功能分析

论文类型: 博士论文

论文专业: 植物学

作者: 赵翔宇

导师: 张宪省

关键词: 小麦,花发育,基因表达,功能分析

文献来源: 山东农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 小麦(Triticum aestivum L.)是一种重要的粮食作物。为了理解小麦花发育的分子调控机制,本研究分离了调节小麦开花时间的TaGI1(Triticum aestivum GIGANTEA 1)基因和调控小麦花发育的TaMADS1(Triticum aestivum MADS box gene 1)基因,并对它们的表达模式与生物学功能进行了深入研究。主要结果如下: 1、TaGI1 基因的序列特征TaGI1 基因cDNA 的全长为4012 bp,其中包括长度为3522 bp 的开放阅读框,由此推测TaGI1 蛋白包含1174 个氨基酸残基,并且含有核定位保守序列。瞬时表达实验表明pBI121-TaGI1-GFP 融合蛋白定位于细胞核内。氨基酸序列比较分析与系统进化树分析表明TaGI1 蛋白与拟南芥GI 蛋白以及GI 在其它植物中的同系物高度同源,并且与单子叶植物的GI 蛋白亲缘关系较近,而与双子叶植物的GI 蛋白亲缘关系则相对较远。2、TaGI1 基因的表达分析为了研究TaGI1 基因的时空表达模式,我们利用Northern 杂交对其进行了分析。结果显示,除了胚乳之外,TaGI1 基因的转录物在根、茎、叶、穗原基、小穗和胚等组织器官中都能被检测到。在短日照和长日照条件下,虽然TaGI1 的转录水平不同,但是都呈现周期性变化。这说明TaGI1 基因的表达呈现昼夜节律性,而且这种周期性表达模式受到日照长度和昼夜节奏钟的调节。尽管在连续光照或连续黑暗条件下,TaGI1 基因转录物在小麦叶中有一定水平的积累,但是并没有检测到TaGI1 基因表达水平的周期性变化。此外,RT-PCR 结果还表明,种子萌发后TaGI1 基因和TaHd1-1 基因(拟南芥中CO 基因的同源基因)在幼叶中的周期性表达是对光周期快速响应的结果。由于植物感受光信号的部位在叶片,所以我们利用原位杂交技术分析了TaGI1 基因转录产物的细胞定位。结果显示,在苗端分生组织和叶原基中均检测到杂交信号,而且信号强度在0 小时和10 小时两个时间点很相似,这表明TaGI1 基因在苗端的表达不呈现周期性。有趣的是,TaGI1 mRNA 在叶内定位于近轴端表皮细胞中,而且这些细胞恰恰靠近维管束。同时,当光照10 小时的时候,TaGI1 基因在这些细胞中的表达信号要比在光照0 小时的信号强,这进一步证明了TaGI1 基因在叶片中具有节律性表达。以上结果表明,TaGI1 基因响应光周期的节奏性表达是发生在叶中的特异细胞内,而不是发生在苗端。此外,长日照条件下TaHd1-1 基因在叶片的维管束中被检测到,尤其在小的

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1. 前言

1.1 成花转变

1.1.1 开花时间的生理控制

1.1.2 开花时间的分子遗传控制

1.1.2.1 光周期促进途径

1.1.2.1.1 光敏色素是感应光周期和光质的基本受体

1.1.2.1.2 昼夜节律钟

1.1.2.1.3 长日照促进开花

1.1.2.1.4 光质和温度对开花时间的影响

1.1.2.2 春化促进途径

1.1.2.3 自主促进途径

1.1.2.4 赤霉素促进途径

1.1.2.5 成花抑制途

1.2 花的形成

1.3 花器官发育

1.3.1 控制花器官发育的 ABCDE 模型

1.4 立题依据与意义

2. 材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 植物材料及其生长条件

2.1.2 菌株与质粒

2.1.3 酶及生化试剂

2.1.4 PCR 引物

2.2 实验方法

2.2.1 植物组织总 RNA 的提取

2.2.2 反转录cDNA 第一链的合成

2.2.3 cDNA 纯化(用于 5′ RACE)

2.2.4 对cDNA 进行末端加尾

2.2.5 PCR 扩增

2.2.6 连接反应

2.2.7 大肠杆菌感受态细胞的制备和转化

2.2.8 碱法小量质粒 DNA 的提取

2.2.9 DNA 序列测定

2.2.10 根癌农杆菌 GV3101 或 C58C1 感受态细胞的制备与转化

2.2.11 目的基因 TaG11 和 TaMAD51 的分离

2.2.12 Northern 杂交分析

2.2.13 Southern 杂交分析

2.2.14 原位杂交

2.2.15 pBI121-TaGI1-GFP 表达载体的构建

2.2.16 RT-PCR 检测 TaGI1 和 TaHd1-1 的表达

2.2.17 TaGI1 基因与 TaMADS1 基因正义表达载体的构建(

2.2.18 拟南芥的无土栽培、转化及分析

2.2.19 实时定量 PCR

2.2.20 石蜡切片

2.2.21 扫描电镜样品的制作与观察

3 结果

3.1 TaGI1 基因的分离及功能分析

3.2 TaMADS1 基因的克隆及功能分析

4 讨论

5 主要结论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间完成的学术论文

发布时间: 2005-10-11

参考文献

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