（植物学专业论文）与花球发生相关的ap1cal基因调控顶端分生组织方面的功能初探.pdf

2 0 0 7 届研究生硕士学位论文 ， 学校代码：1 0 2 6 9 ，一 学号：5 1 0 4 1 3 0 0 0 1 5 一 荦震吁箢天擎 与花球发生相关的a p i ，o a i _ 基因调控 顶端分生组织方面的功能初探 院系： 生佥型堂堂暄 专 业： 焦物堂 研究方向：植塑盆王生物堂 指导教师：奎丛!友 硕士研究生： 塞题萱 2 0 0 7 年4 月完成 t h e s i sf o rm a s t e r sd e g r e ei n2 0 0 7 e a s tc h i n an o r m a l u n i v e r s i t y t h e s t u d ya b o u t t h er e g u l a t i o no ft h e c u r d a r i s i n gc o r r e l a t i v eg e n e a p lc a l t o & m c o l l e g e m a j o r s u b j e c t s c h o o lo fl i f es c i e n c e b o t a n y p l a n tm o l e c u l a r b i o l o g y s u p e r v i s o r a d p r o f l ix i a o - f a n g n a m ea n y i n g - h u i f i n i s h e di na p r i l 2 0 0 7 嬲5删仃吣删盯叭怊删删n 圳觥y 眦 、l s曲m沁n y d_ t 紫 n蕊 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意 作者签名：勉日期：左业 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索有权将学位论文的标题和摘要汇编出版保密的学位论文在 解密后适用本规定 学位论文作者签名： 导师签名：企妨 日期：! _ 址：b 硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 王幼芳教授华东师范大学主席 黄祥辉教授华东师范大学 许玲教授华东师范大学 r，-r 中文摘要 摘要 c a l ( c a u l i f l o w e r ) 基因与a p l ( 彳咫别4 j ) 基因都是控制花分生组 织特性的基因，二者都属于m a d s b o x 转录因子编码基因。在拟南芥中，c a 基因单突变时没有明显的表型，但a p l ，c a l 同时突变会使花分生组织保持花序 分生组织的无限分生特性，大量增生分生组织结构，形成花球。而花椰菜( b r a s s c i a o l e r a c e al v a r b o t r y t i s ) 中b o b c a l 基因单突变就能形成花球，显然两个物种中 c a l 和a p i 同源蛋白的功能有所不同。即使作为花分生组织特性的控制基因， 人们对c a l 和a p i 的靶基因也不清楚。为了研究芸苔属植物中c a l 和a p i 同 源蛋白的功能，尤其是在调控顶端分生组织方面的功能，我们从分析它们的互作 因子和遗传学两个方面进行了初步的探讨。 一方面，采用酵母双杂交的方法从分子水平筛选与芸苔属中b o c a l 互作的 因子，结果得到互作较强的四类蛋白，分别涉及蛋白质的磷酸化和去磷酸化、蛋 白质的修饰、蛋白质的结合位点等，它们分别与转录调控途径及信号转导途径有 着密切的联系，这些因子的获得为b o g 让作用机制的研究提供了线索。选取筛 选到的与b o c a l 互作最强的蛋白，检测它与b o b c 姗同剪切之间的互作关系， 结果没有互作现象，说明b o c a l 与b o b c a l 的互作因子存在不同，说明b o b c a l 部分k - b o x 及其后的c 端的缺失影响了蛋白质的互作，为了探究该突变基因是否 还有花分生组织特性决定性，我们构建了b o c a l 和b o b c a l 两个基因的过量表达 载体，并通过转基因方法获得得这两个基因的拟南芥中过量表达植株，结果发现 b o c a l 过量表达时，可以显著促进拟南芥提前开花，而b o b c a l 过量表达时，也 能一定程度上促进开花提前，这表明和全长的b o c a i 相比，花椰菜中b o b c a l 发 生的基因提前终止，导致其在促进开花方面的功能有所削弱，但是并没有完全丧 失，这种花分生组织特性决定性的功能削弱可能是花椰菜花序发育过程需要长时 间积累b o b c a l 从而导致发育停滞、花球形成的原因。 为了分析c a i 和a p i 同源蛋白在芸薹属和拟南芥中的功能差异，我们同样利 用酵母双杂交方法检测了部分m a d s b o x 转录因子和b o c a l , b o a p l 之间的互作 关系，结果表明，b o 呲b o a p l 和拟南芥中同源蛋白都能与s v p 互作，但与拟 南芥中同源蛋白不同的是，b o c a l , b o a p l 与f l m ，s o c l ( s u p p r e s s o ro fc o o v e r e x p r e s s i o n1 ) 和a g l 2 4 ( a g a m o u s l i k e 2 4 ) 作用很弱或不能互作， 暗示b o c 心b o a p l 与拟南芥中同源蛋白功能上是不完全相同的。 在s v p 的克隆过程中，克隆到了s v p 的一个新的剪切s v p a ，它与b o a p l 不能 互作，可能与s v p 有不同的功能。对s v p 和s v p a 的荧光定位发现它们都在细胞核 及细胞膜中表达，结合它们白q 可变剪切的多样性和表达时间的持久性，说明其表 达受到了精密的调控，暗示s v p 在植物发育过程中功能相当重要。 中文摘要 荧光共定位的方法对a p l 和s v p 在植物体内互作关系进行了进一步验证。同 时利用分子生物学方法对这两个基因在表达水平的相互调节关系进行了初步分 析。结果发现，a p l 过量表达植株的花中，s v p 的表达量下降；s v p 突变体中， a p l 的表达量也会出现下调，表明，a p l 对开花的影响可能主要通过s v p 来进行 调节，而s v p 对开花的影响可能受到了其他的调控。 另一方面，为了研究c a l 、a p l 和控制顶端分生组织的相关基因问的遗传关 系，我们通过遗传杂交的方法将a p l ，a p i c a l 突变体与控制顶端分生组织的 w u s c l v 途径中重要相关基因的突变体进行了杂交，a p l w u s x 2 突变表现w u $ 单突 变的表型，顶端分生组织的发育受到抑制，说n a n 突变体顶端分生组织的增生 是w u s 依赖性的。当它们与c l v 进行杂交之后，表型增加，或者出现两种突变体 表型叠加的现象，说明他们是在两条不同的途径中起作用。而分子生物学r t 的 结果表明，a p l 突变体中w u s 的表达量没有明显变化，而a p l c a l 突变体中，w u s 的表达量出现下调，暗示着c a l 的参与对w u s 的表达情况有了更为复杂的调控。 以上对c a l 、a p l 同源蛋白功能的初步分析进一步提供了花椰菜花球形成基 础的分子证据，同时互作因子的获得为进一步探讨花球形成指明了方向，本工作 第一次对花球的形成与控制顶端分生组织相关基因间的遗传关系进行了初步分 析，这部分工作的深入研究将为c a l 、彳川基因在调控顶端分生组织方面的功能 提供突破口。 关键词： a p l ，c a l ，顶端分生组织， 酵母双杂交，互作因子，遗传关系 lrilili，irl-r1 0 ii r lr l r 0 l r c a l ( 翻观脆d 唧) a n da p l ( 彳船翻。4j ) g ，b o t ho fw h i c hb e l o n gt om a d s - b o xg e n e f a m i l y ，a r ef l o r a lm e r i s t e mi d e n t i t yg e n e i na r a b i d o p s i st h a l i a n a ，l o s so fc a lf u n c t i o nd o e s n t r e s u l ti no b v i o u sp h y n o t y p e ，w h i l el o s so fc a l ，a p lf u n c t i o na tt h es a m et i m el c a d st of l o r a l m e r i s t e mp r o l i f e r a t i o nu n l i m i t e d ，a n dd i s p l a y st h ec a u l i f l o w e rp h e n o t y p e b u ta st o c a u l i f l o w e r ( b r a s s c i ao l e r a c e al v a r b o t r y t i s ) ，t h e 曰d 6 0 他s i n g l em u t a n tc a nd i s p l a yt h e c a u l i f l o w e rp h e n o t y p e i ta p p e a r st h a tc a la n da p lh o m o l o gh a v ed i f f e r e n tf u n c t i o ni nb o t h s p e c i e s e v e na sr e g u l a t o ro ft h ef l o w e ra p i c a lm e r i s t e m ，w ek n o wf e wa b o u to fc a l a n d a p l st a r g e tg e n e s t os t u d yt h ef u n c t i o no fh o m o z y g o u sc a l ，a p lp r o t e i ni nb r a s s i c a s p e c i e s ，e s p e c i a l l yt h e i rr e g u l a t e rf u n c t i o n i nt h ea p i c a lm e r i s t e m ，w ep r o b e di n t o t h i s q u e s t i o nf r o mm o l e c u l a ra n dg e n e t i ct w os i d e s o no n eh a n d ，y e a s t t w o - h y b r i dm e t h o dw a sa p p l i e dt os c r e e ni n t e r a c t i o nf a c t o r so fb e c a l 胎g o tf o u rk i n d so fp r o t e i n sw h i c ha r er e s p e c t i v e l yi n v o l v ei np h o s p h o r y l a t i o na n d d e p h o s p h o r y l a t i o no fp r o t e i n s ，p r o t e i n sm o d i f i c a t i o n ，p r o t e i n sb i n d i n g - s i t ea n ds oo n t h e y s e p a r a t e l y h a v ec l o s e r e l a t i o n s h i pw i t ht r a n s l a t i o n ，r e g u l a t i o np a t h w a y s a n ds i g n a l t r a n s f e r r i n gp a t h w a y sr e s p e c t i v e l y , w h i c hp r o v i d e c l u e sf o rt h es t u d yo ff u n c t i o no fb o c a l w ec h o o s et h em o s ts t r o n gi n t e r a c t i o nf a c t o ro fb e c a l a n dt e s t i f yt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h ef a c t o ra n dd i f f e r e n ts p l i c i n go fb o b c a l t h er e s u l t ss h o w e dt h e r ei sn oi n t e r a c t i o n r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e m t h i ss u g g e s t st h a tt h e r ea r ed i f f e r e n tb e t w e e nb o c a la n d b o b c a l si n t e r a c t i o nf a c t o r s ，a n dt h e nt h ea b s e n c eo fp a r t i a lk - b o xa n gct e r m i n a n c e t o s t u d yi fb o b c a lw i t hm u t a t i o ns t i l lh a sf u n c t i o ni nf l o r a lm e r i s t e md e t e r m i n a n c e ，w e c o n s t r u c to v e r e x p r e s s i o nv e c t o r so fb o t hb e c a la n db o b 汕a n do b t a i n e do v e r e x p r e s s e d t r a n s g e n i cp l a n t si na r a b i d o p s i s 1 n h er e s u l t ss h o w e dt h a to v e r e x p r e s s i n gb o c a l c a ng r e a t l y p r o m o t ef l o w e r i n g ，w h i l eo v e r e x p r e s s i n gb o b c a la l s op r o m o t e df l o w e r i n gt os o m ee x t e n t t h i si n d i c a t e st h a tc o m p a r e dw i t ht h ef u l ll e n g h1 3 0 c a l t h ef u n c t i o no fb o b c a lw h i c h t e r m i n a t e dp r e m a t u r e l yi nc a u l i f l o w e rw a sw e a k e n e d ，b u tn o tl o s ti nt h ea s p e c to fp r o m o t i n g f l o w e r t h ew e a k e n e df u n c t i o no fb o b c a lm a yb et h er e a s o no fc a u l i f l o w e r si n f l o r e s c e n c e s t o pd e v e l o p m e n tf o ral o n gt i m ea n da r r i s i n gac u r d ，a n dt h e ni t c a na c c u m u l a t ee n o u g h b o b c a lt op r o m o t e f l o w e r i n g a d d i t i o n a l l y , t oa n a l y z et h ed i f f e r e n c eo ft h eh o m o l o go fc a l a n da p l ，sf u n c t i o ni nb r a s s c a a n da r a b i d o p s i s ，w et e s t i f yt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns o m ek n o w n 啪s b o xt r a n s l a t i o n f a c t o r sa n db o c a la n db o a p l t h er e s u l t ss h o w e dt h a tb o t hb e c a la n db o a p li n t e r a c t w i t hs v p , w h i l et h e r ew e r en oi n t e r a c t i o nb e t w e e nb o c a l ，b o a p lw i t hf l m ，s o c la n d a g l 2 4 t h ed a t ah e r ei n d i c a t et h ef u n c t i o no fh o m o z y g o u sb o c a la n db o a p ld i f f e rf r o m t h a ti na r a b i d o p s i st h a l i a n a d u r i n gt h ec l o n i n go fs v p , w ea b t a i n e dan e ws p l i c i n go fs v e , i tc a n ti n t e r a c tw i t hb o a p l ， a n dt h e ni tm a yh a v ed i f f e r e n tf u n c t i o nw i t hs v p w ef o u n db o t ho ft h e me x p r e s si nc e l l m e m b r a n ea n dn u c l e a ru s i n gt h ef l u o r e s c e n c em i c r o s c o p ym e t h o d c o n s i d e r i n gs v ph a s k i n d so fs p l i c i n ga n di te x p r e s sd u r i n ga l m o s ta l ls t a g eo ft h ep l a n t ，t h e r em u s tb ee x a c t r e g u l a t i o nd u r i n gt h ee x p r e s s i o no fs v p , a n di ti n d i c a t e ss v p h a si m p o r t a n tf u n c t i o nd u r i n g t h ep l a n td e v e l o p m e n t u s i n gt h ef l u o r e s c e n c em i c r o s c o p ym e t h o d ，w ef u r t h e rv a l i d a t et h ei n t e r a c t i o no fs v pa n d a p li np l a n t a tt h es a m et i m e ，w ea n a l y z e dt h ei n t e r r e g u l a t i o no fa p la n ds v pw i t h i o-r。-i-k -iiroi-l-r a b s t r a c r m o l e c u l a rb i o l o g ym e t h o d w r ed i s c o v e r e di na p l o v e r e x p r e s s i o np l a n t ，s v p se x p r e s s i o ni s d o w n ，w h i l ei ns v p ，a p l se x p r e s s i o ni sd o w nt o o i ts u g g e s t st h a ta p li n f l u e n c e sf l o w e r i n g m a yd e p e n do ns v p , b u ts v pi n f l u e n c e sf l o w e r i n gt h r o u g ho t h e rp a t h w a y o nt h eo t h e rh a n d ，w es t u d i e dt h eg e n e t i cr e l a t i o n s h i pb e t w e e nc a l , ，a p la n dg e n e sr e l e v a n t r e g u l a t i n ga p i c a lm e r i s t e m w ec r o s s e da p l ，a p i c a lm u t a n t sw i t hm u t a n t sw h i c ha r e i m p o r t a n ti nw u s - c l vp a t h w a y t h ep r o g e n yo fa p l w u sd i s p l a y e dt h ep h e n o t y p eo fw u $ s i n g l em u t a n t ，t h ed e v e l o p m e n to fa p i c a lm e r i s t e mi sr e p r e s s e d ，w h i c hs u g g e s t e dt h a tt h e p r o l i f e r a t i o no fa p l a p i c a lm e r i s t e mi sw u sd e p e n d e n t b u tw h e na p l ，a p i c a lw e r ec r o s s e d w i t he l ym u t a n t ，t h ec vm u t a n tp h e n o t y p ew a se n h a n t e d ，a n dd i s p l a y e dt h ec h a r a c t e ro fb e t h a p la n dc l v 3 ，w h i c hi n d i c a t et h e s eg e n e sm a yf u n c t i o ni nd i f f e r e n tp a t h w a y st or e g u l a t et h e s i z eo fa p i c a lm e s i t e m t h er tr e s u l t ss h o w e dw u se x p r e s s i o ni na p lh a sn oo b v i o u s d i f f e r e n tw i t hw i l d ，w h i l ei na p i c a l ，t h ee x p r e s s i o nl e v e li sd o w nr e g u l a t e i ts u g g e s t st h e r ei s m o r ec o m p l i c a t e dr e g u l a t i o nw h i l ec a _ , m u t a t e s t h ea n a l y s i st ot h eh o m o l o go fb o t hc a la n da p l p r o v i d em o l e c u l a rp r o o ft ot h ec u r d s a r r i s i n go fc a u l i f l o w e r , a n dt h ea n a l y s i st ot h ei n t e r f a c t o ro ft h e mp o i n to u taw a yt ot h e c u r d sa r r i s i n gt o o o u rw o r ka n a l y z e dt h eg e n e t i cr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec u r d sa r r i s i n ga n d a p i c a lm e r i s t e mr e g u l a t e r t h ef u r t h e rs t u d yo fi tw i l lp r o v i d ed i r e c t i o nt ot h ef u n c t i o no f a p l ，c 札t ot h ea p i c a lm e r i s t e m k e yw o r d s ：c a t , ，a p l ，c a u l i f l o w e r , y e a s t 一2 h y b r i d ，i n t e r a c t i o n ，g e n e t i ca n a l y s i s ，m e r i s t e m r e g u l a t i o n 1 3 荧光共定位3 5 1 4 植物转化和转基因株系的筛选3 6 1 5r t p c r ”- 3 6 2 结果与分析3 6 2 1 新的s v p 可变剪切的获得3 6 2 2a p i 和s v p 在植物细胞中的定位3 8 2 3a p i 与s v p 之间在植物中的调节关系3 9 3 讨论”o oo oo i “”一”4 0 3 1 s v p 在转录加工水平上存在精细调控4 0 3 2a p i 和s v p 的相互关系4 l 第三章甘蓝中b o c a l 和花椰菜中b o b c a l 在开花调控方面的作用 4 3 1 材料和方法4 4 1 1 植物材料和生长条件4 4 1 2 过量表达植株的获得4 4 2 结果与分析4 4 3 讨论”4 6 第四章a p i ，c a l 与顶端分生组织w u s ，c l v 基因之间的关系4 8 1 材料和方法4 9 1 1 植物材料4 9 1 2 杂交4 9 1 3 石蜡切片4 9 2 结果与分析5 0 2 1 a p l , a p i c a l 突变体与w u 5 突变体的杂交后代表现出w u s 单突变的表 型一5 0 2 2 a p l , a p i c a l 突变体与c l v 3 , c l v l 突变体的杂交后代加剧了c l v 的突变表 型”“5 1 2 3 a p i c a l 突变体o e w t j s 表达量下调5 2 2 4 a p i c a l 突变体与w u 5 突变体的杂交后代的顶端发育5 2 3 讨论”“4 9 全文总结5 5 材料与方法5 7 参考文献6 5 已发表论文”7 9 致谢”“一”“”“”“”一”“”8 0 目录 第一部分文献综述l 第一章高等植物成花决定分子机理研究现状及展望2 1 成花过程四条途径3 1 1 光周期调控的开花途径3 1 2 春化作用调控的开花途径6 1 3自主开花途径8 1 4g a 诱导的开花途径9 2拟南芥开花促进途径的整合1 1 第二章拟南芥顶端分生组织的维持1 3 1 茎尖和花分生组织的结构1 4 1 1 茎尖分生组织1 4 1 2 分生组织的决定性和非决定性1 5 2 茎尖分生组织的维持1 5 2 1 c l v 基因限制分生组织细胞的聚集1 5 2 2c l v 信号传导o ooo oogqo oo oo oo ! 1 7 2 3 干细胞命运的反馈抑制1 8 2 4 花分生组织细胞命运的调控2 0 3 其他几条影响顶端分生组织维持和大小的途径o o oo o0 2 2 第二部分研究论文2 5 第一章与花球发生相关的b o c 心b o a p l 互作因子的筛选2 6 1 材料和方法2 7 1 1 菌株2 7 1 2 质粒构建2 7 1 3 酵母细胞转化及阳性克隆筛选2 7 1 4 液体显色2 8 2 结果与分析m i r aoo goo oo oo o ooo oo oo 2 8 2 1 与b o c a l 互作因子的筛选2 8 2 2b o a p l 、b o c a i 和已知的蛋白质之间的互作3 0 3 讨论”“”一”“3 2 第二章a p l 与s 阡共同作用调控成花的启动3 4 1 材料和方法3 5 1 1 植物材料和生长条件3 5 1 2s v p 的克隆和表达载体构建3 5 第一部分 文献综述 第一章高等植物成花决定分子机理研究现状及进展 第一章高等植物成花决定分子机理研究现状及展望 摘要植物的成花决定受到很多途径的影响，包括光周期和光质诱导、春化作用、 自主途径、赤霉素诱导等；植物体本身也存在着开花抑制途径。各种开花诱导途 径能激活花分生组织特性基因，使茎端分生组织转变为花分生组织。花发育机理 的研究具有重要的理论意义和广泛的应用前景。 关键词分子机理成花决定光周期春化作用自主开花途径g a 诱导 世界上的植物有3 0 万种左右，其中9 0 以上是有花植物。有花植物的生活周 期可分为胚胎发生阶段( e m b r y o g e n e s i s ) 和胚后器官发生阶段( p o s t e m b r y o i c o r g a n o g e n e s i s ) ，而后者又以开花为界分为营养生长( v e g e t a t i v eg r o w t h ) 和 生殖生长( r e p r o d u c t i v eg r o w t h ) 2 个阶段。生殖生长是高等植物生活史中的 重要阶段，而作为执行生殖过程的重要器官花器官的形成发育更是一直受 到生物学家的关注。长期以来人们对花的形态、分类、遗传、生理等进行了广泛 的研究，但多局限于形态描述及成花生理研究，对其内在机理仍不清楚，多处 于假说阶段。近年来，由于分子生物学、分子遗传学和动物发育研究的发展，人 们再次对植物的花发育产生了浓厚的兴趣，在植物学科中出现了植物发育遗传 学研究的热潮。目前，对花发育的研究已深入到分子水平，人们利用遗传学和分 子生物学的方法，对拟南芥等模式植物的开花机理进行了深入的研究，克隆了一 系列有关花发育和花形态建成的基因，并在这些基因的调控机理方面取得了突破 性的进展。研究发现，很多植物的开花基因编码的蛋白质氨基酸序列有着很高的 同源性，表明他们应该具有类似或相同的功能。将促进开花的拟南芥基因转入烟 草，可以明显地缩短开花所需要的时间，这表明搞清模式植物的成花基因的功能 和作用机理对研究其他作物成花有着理论和实践的双重指导意义。而成花过程是 植物生长过程中的重要转折时期，成花的迟早对于作物的经济价值和产量等有着 直接的影响，所以对拟南芥开花机理的研究有着很强的现实意义。 如同其他植物一样，在拟南芥的生活周期中，从营养生长向生殖生长的转变， 即成花过程的发生，是一个非常重要的过程。在这个转变过程中，它的顶端分生 组织及次级分生组织都将从叶原基转变成为花序原基( h e m p e la n df e l d m a n ， 1 9 9 4 ：s u he ta l ，2 0 0 3 ) 。这个转变是不可逆转的，而且同时受到了外界环境和 内部信号的协同调控，比如，在长日照条件下，拟南芥的开花时间要早于短日照 条件下的开花时间；在经过春化作用之后，其开花时间也会提前。在遗传分析的 研究中，根据不同植株对春化作用和日照长短的不同反应得到了一系列开花时间 的突变体，而这些突变体又可以归入四类主要的基因调控途径 ( m a r t i n e z z a p a t e re ta l ，1 9 9 4 ) 。其中，光周期调控和春化作用主要调节植物 2 第一章高等植物成花决定分子机理研究现状及进展 对外界环境因素的反应，而自主调控途径和g a 调控途径则基本上独立于这些外 界因素起作用。现在这些途径中的很多基因已经被克隆，而当前的研究目标一般 着眼于它们之间的相互关系以及它们的蛋白质是如何行使功能的( a m a s i n o ， 2 0 0 4 ：a r a k i ，2 0 0 1 ：b a s t o wa n dd e a n ，2 0 0 3 ：b o s se ta l ，2 0 0 4 ；j a c k ，2 0 0 4 ： m o u r a d o ve ta l ，2 0 0 2 ，s i m p s o na n dd e a n ，2 0 0 2 ：s i m p s o ne ta l ，1 9 9 9 ：s u n ga n d a m a s i n o ，2 0 0 4 a ) 。下面我们将就这四条调控途径展开一些探讨。 成花过程四条途径 1 1 光周期调控的成花途径 光对开花时间的调节一般是通过下列过程实现的：不同波长的光被其受体接 收后，由光信号传导分子将光信号传递到内源的控时器一“生物钟( c i r c a d i a n c l o c k ) 。通过信号输出途径，生物钟将检测的日照长度信号传输给主要信号分 子c o n s t a n c e ( c o ) ，进而诱导其靶位基因f t 的表达，从而实现了日照长度对开花 时间的调控( s i m p s o na n dd e a n ，2 0 0 2 ) 。c o 位于生物钟输出途径，在生物钟和 开花时间之间起着纽带作用( s u a r e z - l o p e ze ta l ，2 0 0 1 ) 。在此过程中，任何影 响光信号检测( 如光受体) 、生物钟组分和光信号输入、输出生物钟途径的突变都 会影响拟南芥的开花时间。 在拟南芥中，吸收红光远红光的光敏色素和吸收u v 蓝光的隐花色素是主要 的对日长敏感的光受体。这些光受体吸收光后能够重建振荡器，使之与外界环境 保持同步性。光的输送有很多的机制，其中一条包括p h y t o c h r o m e i n t e r a c t i n g f a c t o r3 ( p i f 3 ) ，它是一个基本的螺旋一环一螺旋结构的转录因子。p h t y o c ：h r o m e ( p h y ) b 由光启动，然后结合至p i f 3 ，同时上调了c i r c a d i a nc l 0 c ka s s o c i a t e d l ( c c a l ) 和l a t ee l o n g a t e dh y p o c o t y l ( l h y ) ，这两个基因都可能是中央振荡器 的组成部分( m a r t i n e z g a r c i ae ta l ，2 0 0 0 ) 。 其他影响光的传输和开花时间的基因还包括z t l f k f l k p 家族( n e l s o ne t a l ，2 0 0 0 ：s o m e r se ta l ，2 0 0 0 ：s c h u l t ze ta l ，2 0 0 1 ) 。z e i t l u p e 亿f 突变体在 长日照下也表现为晚花，并且拉长了感光的周期节奏。l o vk e l c hp r o t e i n 2 ( l k p 2 ) 的过量表达在长日照条件下引起晚花，并丧失了很多对光周期的反应( s c h u l t z e ta l ，2 0 0 1 ) 。f l a v i nb i n d i n gk e l c hr e p e a tf - b o x l ( f k f l ) 突变时会引起晚花， 但是对于光周期系统没有很大的影响( n e l s o ne ta l ，2 0 0 0 ) 。这三个基因编码 的蛋白质包含一个p a s 区域，一个f 一盒区域( 参与蛋白质的降解) ，六个重复的 k e l c h 修饰( 参与蛋白质之间的相互作用) ，一个l o v 区域( p h o t o t r o p h i n 中蓝光 受体的光敏感区域) 。这些修饰区域的存在，以及体外实验中z t l ，p h y b 和“_ c r y p t o c h r o m e l ( c r y l ) 的相互作用情况表明，z t l f k f l k p 2 家族的功能是以光依 3 1 q 影 蠡哆 t ! 一7 ， 。纨二 妒抒 - ：珏曩： r ：q 第一章高等植物成花决定分子机理研究现状及进展 赖的方式形成新的废除旧的生物周期( j a r i l l oe ta l ，2 0 0 1 ：k i me ta l ，2 0 0 3 ) 。 然而，最近对于f k f i 的l o v 区域的研究表明，a t l ，f k f l 和l k p 2 形成了一个新的蓝 光受体的家族，暗示了这些蛋白质在一个独特的光信号途径中有功能( i m a i z u m i e ta l ，2 0 0 3 ) 。 e a r l yf l o w e r i n g 3 ( e l f 3 ) 也是光受体和振荡器之间的信号传导途径的一个 组成部分，它编码一个核蛋白，表达受到光周期的调控( c o v i n g t o ne ta l ，2 0 0 1 ： l i ue ta l ，2 0 0 1 ) ，晚间e l f 3 的存在拮抗光向振荡器和调控光周期的c a b 的传输。 因此，有人认为，e l f 3 通过抑制感受到的薄暮时分的光的传导，来维持持续的光 照条件下的节律( m c w a t t e r se ta l ，2 0 0 0 ) 。在e l f 3 的突变体中，持续的光照条件 下，e l f 3 的缺失使振荡器在主观的薄暮时分仍然接受光的信号，引起振荡器的停 止。因此，e