矮牵牛(Petunia hybrida)是当前应用较普遍的花卉,随着矮牵牛全基因组测序工作的完成,矮牵牛常用于植物分子进化生物学、花发育等相关研究。TFL1基因属于FT/TFL1基因家族,在大多数的研究报道中,FT基因的功能一般为促进成花转变,而TFL1基因的功能都集中在抑制开花和维持营养生长促进分支发育两个方面。在本实验室之前的研究中发现,矮牵牛FT亚家族中的Ph FT1发生了功能转变,表现出抑制开花的表型,替代了TFL1基因行使的开花抑制功能;而PhTFL1基因功能也和其他物种中不一样,PhTFL1基因在根系中表达水平最高,功能表现为影响矮牵牛根系发育,在矮牵牛中过量表达PhTFL1基因会严重抑制矮牵牛植株根系发育,而RNAi PhTFL1转基因矮牵牛株系的根系较野生型相比表现为侧根增多。为了进一步阐明矮牵牛PhTFL1基因影响植物根系发育的分子机制,我们对PhTFL1基因启动子进行了分析;在PhTFL1转基因株系幼苗期取样进行数字基因表达谱分析(RNA-seq),分析了差异表达基因;最后克隆了PhTFL1基因互作基因VDAC2,初步分析了VDACs基因的序列与结构,并做了不同部位的定量表达分析。主要研究结果如下:1.在本研究中我们分析PhTFL1基因启动子序列,发现了一些CAAT-box和TATA-box等启动子基本元件,还预测到一些与环境因素、激素和代谢等相关的元件。这些分析结果表明,TFL1基因的启动子可能主要受激素调控,同时受到诸多非生物逆境的诱导。GUS染色实验结果也证明PhTFL1基因在植物的根部有着特异的表达,这一点与之前我们的PhTFL1基因定量分析结果相吻合。2.我们发现过表达PhTFL1会严重抑制矮牵牛花根系发育,而RNAi PhTFL1转基因矮牵牛侧枝发育数量增加。考虑到PhTFL1转基因植株根系发育受到影响,我们在PhTFL1转基因株系表型差异最为明显的幼苗期取样进行了转录组测序。通过对转录组差异表达基因的分析,我们筛选到生长相关、激素相关、侧枝生长、花发育(开花诱导)、酶活性、转录因子以及跨膜运输等方面的差异表达基因。我们也进行了部分差异基因q RT-PCR相对定量分析,证明了转录组数据的可靠性。筛选到许多与根系发育相关的基因,在一定程度上缩小了PhTFL1基因下游候选基因的范围。3.VDACs在矮牵牛基因组中具有4个同源基因,利用同源克隆的方法,从矮牵牛W115中克隆出4个VDACs同源基因,命名为PhVDAC1、PhVDAC2、PhVDAC3、PhVDAC4。通过基因结构分析发现4个VDACs基因的gDNA都具有相似的结构:都包含6个外显子和5个内含子(PhVDAC3多一个12bp的外显子),它们的cDNA编码277个左右的氨基酸,且具有高度相似的氨基酸序列。PhVDAC1和PhVDAC4在矮牵牛的不同部位都没有明显的表达,PhVDAC2和PhVDAC3基因表达量相对较高,其中PhVDAC2在矮牵牛根部表达量最高。