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温度是影响农作物重要的气象因子之一。烟草是喜温植物,对低温非常敏感,移栽后若出现13-18℃的低温并持续一周左右,即可改变烟草的生长发育趋势,花芽分化提前,导致烟草早花。烟草是以收获叶片为目的的经济作物,早花直接造成烟草叶片减少,质量降低,给烟农造成严重的经济损失。长期以来,有关烟草早花的问题一直是烟草科技工作者致力克服的问题,已有报道抗坏血酸和蔗糖都与植物的开花调控相关,但他们参与花芽分化诱导的机理不甚清楚。本文以烟草栽培品种K326为材料,对抗坏血酸和蔗糖参与低温诱导早花的分子机理进行研究,为从根本上解决烟草早花提供理论依据。研究结果如下：1.克隆了诱导花芽分化关键基因NtSOC1 (GenBank登录号：X76188)。分别构建了NtSOC1基因的正义和反义表达载体,并获得了正／反义表达转化烟株。2.明确了脱氢抗坏血酸是促进烟草早花的重要因子之一。①比较了野生型及转基因烟草中的蔗糖、抗坏血酸(ascorbic acid, AsA)和脱氢抗坏血酸(dehydroascorbate, DHA)含量,发现DHA含量在开花提前的转基因烟草(正义)中显著增加,在开花推后的转基因烟草(反义)中明显降低；②但两种材料中蔗糖含量没有明显差别,AsA含量也都低于野生型烟草。③4℃处理野生型烟草24 h后,促进了蔗糖和DHA向茎顶端分生组织(shoot apical meristem, SAM)的运输和积累。④半定量RT-PCR检测结果显示,低温或DHA处理使诱导花芽分化的关键基因SOC1和LFY在SAM中的表达水平升高,而AsA和蔗糖则没有明显效果。证明DHA是诱导开花的正效应物。⑤在DHA或低温处理SAM的同时添加DHA信号途径的抑制剂,发现DPI、PD98059和细胞松弛素B都能有效逆转DHA或低温引起的烟草SAM中SOC1和LFY的表达水平的升高。从而证明所推测的DHA途径参与低温诱导SAM中SOC1和LFY表达水平升高的过程。3.明确了质膜NADPH氧化酶、质膜钙通道、MAPK、PTPase和质膜上DHA转运体参与DHA的信号传递途径。利用研究信号途径的模式系统——气孔——分析DHA的信号途径。在DHA处理烟草叶片下表皮的同时,分别添加专一性抑制剂如diphenylene iodonium (DPI)(抑制质膜NADPH氧化酶)、COC12(阻塞质膜钙通道)、PD98059(抑制MAPK)、phenylarsine oxide (PAO)(抑制PTPase)以及细胞松弛素B(抑制质膜上DHA转运)都能逆转DHA造成的气孔关闭。从而证明上述抑制剂所对应的信号分子都参与DHA信号途径,并由此绘制出DHA的信号途径图。4.证明了DHA信号途径对烟草根系生长具有负效应。发现随着DHA处理浓度的增加,幼根生长的长度逐步变短。在DHA处理的同时添加DPI、PAO、PD98059或细胞松弛素B后,均能有效逆转DHA造成的根生长抑制。证明所推测的DHA信号途径在DHA抑制烟草根生长的过程中起作用。还发现DHA处理烟草成熟根系24 h后的根系活力下降,同时丙酮酸脱羧酶和乙醇脱氢酶的活性和表达水平均升高。暗示DHA处理还引起根系的缺氧。