馥郁滇丁香品种‘香妃’成花的光周期调控机制

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馥郁滇丁香(Luculia gratissima)属于茜草科(Rubiaceae)常绿灌木或乔木,花期8~12月。由于花色粉红、芳香,花期长,是一种具有较高观赏价值的多年生木本花卉。然而,到目前为止其成花的机理仍不清楚。本研究中,以馥郁滇丁香品种‘香妃’(L.gratissima‘Xiangfei’)为材料,观察了诱导与非诱导光周期下花芽的形态分化;测定了非诱导营养生长期及诱导未分化期、总苞原基分化期、花序原基分化期、小花原基分化期5个时期芽的可溶性糖、可溶性蛋白、IAA、ABA、ZT、GA3的内源含量;构建了非诱导与诱导光周期下4个发育时期的测序文库,并利用RNA-seq技术获得了各文库的基因表达数据;采用q RT-PCR技术筛选了成花发育过程的内参基因;采用RACE技术分离出2个昼夜节律基因,并利用q RT-PCR对其进行了特异组织节律表达分析。研究结果可为本属植物人工调控花期提供理论依据,同时也可为多年生短日照木本植物的成花机理研究奠定基础。主要结论如下:(1)‘香妃’属于典型的短日照植物,临界日长约为14h,适宜成花的日照长度为10~12h,限界性诱导光周期为30d短日照。在诱导光周期下诱导16d后,植株完成了成花转变。处理30d后,植株达到了成花决定的稳定态,即使移入非诱导光周期下也不会发生成花逆转。在非诱导光周期下,植株一直处于营养生长状态。(2)在‘香妃’的成花转变过程中,可溶性糖含量维持在低水平利于成花转变,糖类一方面通过参与ABA调控途径而调控成花转变,另一方面,以T-6-P参与糖信号转导调控Lg FTL基因而调控成花转变。ABA含量维持在高水平利于成花转变,其通过调控Lg COL而调控成花转变。GA通过调控Lg LFY而调控成花转变。光周期通过调控Lg PRR7、Lg FKF1的表达,调控Lg FTL进而调控成花转变。最终,成花整合因子Lg SOC1、Lg LFY、Lg FTL基因整合来自糖类、激素及光周期的信号调控下游Lg AP1、Lg FUL的表达,导致成花转变。(3)筛选并验证出Lg ACT+Lg EF1组合为馥郁滇丁香‘香妃’成花过程研究的最适内参基因。(4)从‘香妃’中克隆获得了PRR7、FKF1同源基因Lg PRR7、Lg FKF1,2个基因编码的蛋白特征与其它报道的植物相吻合,满足其发挥转录调控作用的要求。与其它植物的PRR7、FKF1同源基因节律表达模式相比,Lg PRR7具有较高保守性,而Lg FKF1则存在自身特异性。
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