AGL6类基因在花器官发育中的功能鉴定

论文摘要

花发育是植物发育生物学的研究热点,而ABCDE模型已经被作为解释花器官发育决定分子机制的普遍原理。ABCDE类的MADS盒基因均属于MIKC亚家族。其中的AP1/AGL9组又进一步分为AP1、AGL6/AGL13和SEP三个分枝,其中AP1和SEP分枝的基因作为ABCDE模型中的因子,对于它们的功能和作用机制已经进行大量的研究。AGL6类基因已从不同的植物种类中克隆,但对它们的功能和作用机制却了解甚少。为了研究AGL6类基因在风信子(Hyacinthus orientalis)中的作用,我们以风信子花芽作为材料,克隆出MADS盒基因HoAGL6,为拟南芥(Arabidopsis thaliana) AGL6的同源基因。基因表达分析结果显示,HoAGL6 mRNA在风信子花序芽、花被、心皮和胚珠中积累,但未出现于雄蕊、营养器官的叶和鳞片中,这说明HoAGL6参与了风信子花的形成,以及花被和子房的发育。构建HoAGL6的正义表达载体,转化拟南芥,转基因植株表现为株型矮小,极度提早开花,并失去花序的不确定性。因此,HoAGL6参与了开花时间调节。另外,35S::HoAGL6转基因拟南芥植株频繁出现器官同源转化,包括花萼、花瓣和叶片转化为心皮状结构或子房结构,且雄蕊缺失或数目减少。此结果表明,在转化植株中HoAGL6参与了花器官特性决定。进一步的研究表明,在35S::HoAGL6的拟南芥转化植株中显著提高了开花时间调节基因SOC1和花分生组织特征基因LFY的表达水平,并且HoAGL6的异位表达也在叶片中激活了花器官特征基因AG和SEP1的表达。这些结果支持在拟南芥中HoAGL6通过促进SOC1和LFY的表达来调节开花时间,以及通过激活AG和SEP1参与了花器官发育。通过对HoAGL6在花器官决定中的作用机制分析,我们认为AGL6类基因作为一类新的因子参与了ABCDE模型,同时提出了四组MADS盒蛋白的聚合特性负责四轮花器官完整形态的发生。第一轮的花萼是由AP1、SEP、SVP、AGL6共同作用决定的;第二轮花瓣由AP1、AP3/PI、SEP和AGL6共同作用;第三轮的雄蕊是由AP3/PI、SEP、AG和AGL6组成的一组四聚体决定的;第四轮是由STK/SHP、AG、SEP和AGL6组成的一系列多聚体控制的。为了研究模式植物AGL6类基因的功能,我们以拟南芥花器官为材料,克隆出AGL6,构建正义表达载体,转化拟南芥,已经得到转基因植株的表型,正在进行功能鉴定。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 成花诱导
• 1.1.1 光周期途径
• 1.1.2 自主途径
• 1.1.3 春化途径
• 1.1.4 赤霉素（GA）作用途径
• 1.2 花器官的发育
• 1.2.1 ABCDE 模型
• 1.2.2 基因互作网络模型
• 1.2.3 AGL6 类基因的研究概况
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 菌株和质粒
• 2.1.3 酶和生化试剂
• 2.1.4 引物
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 总RNA 提取
• 2.2.2 RNA 电泳
• 2.2.3 反转录
• 2.2.4 目的基因的分离
• 2.2.5 基因表达分析
• 2.2.6 表达载体的构建
• 2.2.8 农杆菌介导的拟南芥遗传转化
• 2.2.9 转基因植株检测和表型分析
• 3 结果与分析
• 3.1 HoAGL6 基因的分离及功能分析
• 3.1.1 HoAGL6 的分离及序列分析
• 3.1.2 HoAGL6 的表达分析
• 3.1.3 HoAGL6 表达载体的构建
• 3.1.4 HoAGL6 的功能分析
• 3.2 AGL6 基因的分离及功能分析
• 3.2.1 AGL6 的分离
• 3.2.2 AGL6 表达载体的构建
• 3.2.3 35S:: AGL6 转基因拟南芥的表型观察
• 4 讨论
• 4.1 AGL6 类基因的表达模式
• 4.2 AGL6 类基因调节开花时间
• 4.3 AGL6 类基因参与花器官形成的分子机制
• 4.4 AGL6 类基因在系统发育中处于重要位置
• 5 结论
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 附录3:常用缓冲液及培养基的配制
• 致谢
• 发表论文情况及参加科研项目的情况