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OfC3H49基因响应环境温度调控桂花成花的分子机制

来源：花匠小妙招时间：2024-11-07 17:03

【摘要】： 桂花(Osmanthus fragrans)是中国十大传统名花之一,具有较高的观赏和经济价值。作为重要的园林观赏树种,桂花开花一直是研究热点。课题组前期研究发现,桂花的成花转变受到环境温度的显著影响。然而,关于环境温度调控木本花卉成花的详细机制还知之甚少。本研究以桂花品种‘四季桂’(O.fragrans‘Sijigui’)为研究对象,通过桂花C3H基因家族鉴定和不同环境温度处理转录组测序(RNA-seq),确定了参与环境温度介导的成花转变中的关键基因OfC3H49,并对其基因功能、上下游分子调控机制和互作蛋白进行研究,揭示了OfC3H49基因响应环境温度调控桂花成花的分子机制。主要研究内容和结论如下: 1.桂花C3H基因家族鉴定和分析。使用C3H型锌指蛋白的隐马尔科夫模型(PF00642)和保守结构域在桂花全基因组中进行筛选,共鉴定出66个OfC3H基因家族成员,它们不均匀的分布在21条染色体上。系统进化发育分析表明,OfC3H家族成员可划分为9个亚组(group 1-9),同组成员之间基因和蛋白结构存在相似性。保守结构域分析显示,OfC3H家族成员包含1到7个典型的C3H型基序。OfC3Hs是由片段复制扩张而来,对比拟南芥(Arabidopsis thaliana)At C3Hs出现了基因成员扩增。启动子顺式作用元件(CREs)分析显示,OfC3H基因启动子序列中CREs种类丰富,包含较多激素响应元件,整体差异较大。组织特异性表达分析发现,OfC3H基因在不同组织中广泛表达,在桂花生长发育过程中起着重要调控作用。 2.OfC3H49表达特征及功能分析。不同环境温度处理‘四季桂’植株发现,环境高温(25℃)完全抑制了桂花成花转变,使其处于营养生长状态。通过转录组测序和组织特异性表达分析,发现OfC3H49是响应环境高温抑制桂花成花转变的关键基因。OfC3H49蛋白包含1个C3H结构域和1个Ank结构域,与油橄榄(Olea europaea)Oe C3H30亲缘关系最近。时空表达分析表明,OfC3H49的表达受到环境高温的强烈诱导,且高表达于叶芽组织中。此外,环境高温还能直接激活OfC3H49基因启动子的活性。亚细胞定位结果显示,OfC3H49蛋白定位于细胞核、细胞质和细胞膜上。转录活性分析表明,OfC3H49蛋白同时具有转录激活和抑制活性。与野生型(WT)拟南芥相比,过表达OfC3H49基因显著增加了转基因拟南芥的开花所需时间,使下游开花促进因子At FT、At AP1、At LFY和At SOC1的表达显著下调。在桂花愈伤组织中瞬时过表达OfC3H49基因,显著抑制了下游开花促进因子Of FT、Of AP1a、Of LFY和Of SOC1B的表达。上述结果表明,OfC3H49基因响应环境高温通过下调开花促进因子的表达来抑制桂花成花转变。 3.OfC3H49基因参与桂花成花调控的机理。时空表达分析发现,Of SOC1B基因受环境低温(19℃)诱导,且在成花转变过程中呈现高表达。基因功能研究表明,Of SOC1B基因为桂花开花促进因子。通过酵母单杂交(Y1H)和双荧光素酶(DualLUC)实验发现,OfC3H49可以直接结合到Of SOC1B基因的启动子上并抑制其转录,从而抑制桂花成花转变。另外,Of WRKY17作为一个核定位的转录激活因子,靶向调控OfC3H49基因并促进其表达。时空表达分析发现,Of WRKY17基因主要在叶芽组织中表达,且转录水平和启动子活性受到环境高温(25℃)的强烈诱导。Of WRKY17转基因拟南芥植株出现明显的晚花表型,下游开花促进因子At FT、At AP1、At LFY和At SOC1的表达显著下调。在桂花愈伤中瞬时过表达Of WRKY17基因,显著提高了下游靶基因OfC3H49的表达,而桂花开花促进因子Of FT、Of AP1a、Of LFY和Of SOC1B的表达显著下调。酵母双杂(Y2H)实验和荧光素酶蛋白互作分析(Split-LUC)实验表明,OfC3H49可以和Of SVP6形成复合蛋白,减弱OfC3H49对Of SOC1B基因启动子的调控功能。这些结果表明,Of WRKY17-OfC3H49-Of SOC1B模块在响应环境温度调控桂花成花过程中发挥着重要作用。

【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2024

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1 张蒙蒙;王永清;严娟;陶炼;枇杷成花基因研究进展[A];第五届全国枇杷学术研讨会论文（摘要）集[C];2011年 2 彭抒昂;罗充;梨成花过程中钙与核酸的动态研究[A];中国科协第3届青年学术年会园艺学卫星会议暨中国园艺学会第2届青年学术讨论会论文集[C];1998年 3 李天来;须晖;杨延杰;孙红梅;蔬菜成花生理研究进展[A];中国园艺学会第九届学术年会论文集[C];2001年