甘菊成花有关基因表达方式和功能之研究

甘菊成花有关基因表达方式和功能之研究

1

绪论

菊花是我国的传统名花，然而其开花期问题是影响人们四季赏菊最

重要的限制因素。菊花的生长状态和花期往往受到生长季温度，日长等环

境因子的影响

(Langton

，

1977

。按照花期不同，菊花可以分为秋菊、寒菊

和夏菊

3

种类型。然而，大部分菊花品种一般需要经过一定时数的短日照

才可以进入花芽分化阶段，所以菊花的自然花期主要集中在

11

月前后，仅

少数光周期不敏感的品种能在夏季或早秋开花，这在一定程度上限制了其

观赏性和市场适用性

(Anderson, 2006; Zhao et al,

2009)

。育种学家曾试图分析出温度、光周期等对菊花花期的影响，以便

实现菊花的周年生产，但使用这些方法调控菊花的花期效果十分有限

(Cat

hey

，

169)

。利用分子育种手段改良菊花的花期具有广阔的应用前景，但

首先需要了解菊花的成花机理。针对菊花遗传背景复杂、成花机理研宄进

展缓慢的特点，本文作者以菊花野生近缘种一甘菊

(C.lamndulifolium)

作

为研究材料，首先利用

Illumina/Solexa

Hiseq2000

平台获得了甘菊转录组信息，然后利用升级版数字芯片表达谱

技术

(Digital gene expression;

DGE)

技术蹄选到在甘菊现蕾时特异性表达的基因类群，对其中的花分生组

织特征基因

DFL

和

DenFUL

进行了功能验证。以期初步解析甘菊成花的分子

机理，为菊花花期改良的分子育种提供参考。

1.1

研究甘菊成花机理对于菊花花期改良的重要意义

早在七十多年前，俄罗斯植物学家尼古拉

.

瓦维洛夫就预测野生近缘

种将会在农业发展中起到重要作用。野生近缘种在数百万年的进化过程中

，积累了各种不同的遗传变异；因而遗传多样性十分丰富，而现代栽培品

种的遗传多样性却十分贫乏，这一点可以在

DNA

水平上直观的看到

(Tanksl

yand cCouch,

1997)

。另外，野生种在长期进化过程中，积累了许多优良性状，如花期

、抗逆性等优良品质，这些性状是育种学家非常感兴趣的。中国拥有丰富

的野生花丼资源，但是真正开发应用于观赏植物育种的野生花丼种类并不

多。近年来，随着基因组测序等多种技术实现突破，基因组学、表型组学

等多门

“

组学

”

及生物信息学得到迅猛发展，作物育种理论和技术也发生

了重大变革。以分子标记育种和转基因育种为代表的现代作物分子育种技

术逐渐成为了全世界作物育种的主流，在我国也正在成为作物遗传改良的

重要手段

(

黎裕等，

2010)

。然而，在观赏植物中分子育种技术的应用还刚

刚起步。使用分子育种技术可以将野生花舟中优良的基因资源导入到观赏

植物的栽培品种，以定点定向地改变观赏植物的性状，培育出色彩新奇、

形态优美、抗性优良、花期延长的观赏植物新品种。

菊属是一个种间隔离机制不十分完全的类群，大量研究表明菊花是

由菊属内多个野生种相互杂交起源的异源多倍体

(Dai

etal.

，

2005)

，这使得对其分子生物学研究困难重重。甘菊是菊属植物中

特有的二倍体物种

(2n=2x=18),

也是菊花的起源亲本之一

,

其生物学习性与

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