（生物化学与分子生物学专业论文）水稻开花基因rid1功能的初步研究.pdf

j i i p i i iif i i l l li l lilifj 阴 y 1 7 9 9 718 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 色如需保密，解密时间年 月 日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料，指导教师对此进行了审定。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。 研究生签名：碍皈c ， 时间：厶【戽6 月8 日 学位论文使用授权书 本人完全了解“华中农业大学关于保存、使用学位论文的规定”，即学生必 须按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印 刷版和电子版，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上 发表、传播学位论文的全部或部分内容。 注：保密学位论文在解密后适用于本授权书。 学位论文作者签名：砚。乙导师签名：。锄 签名日期：伽【p 年6 月g 日签名日期：加7 。年多月8 日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之问 水稻开花基因r i d l 功能的初步研究 目录 中文摘要i a b s t r a c t i i i 缩略词表、，i l 前言1 1 1 研究问题的由来l 1 2 文献综述2 1 2 1 拟南芥开花的分子机理。2 1 2 2 水稻开花的分子机理3 1 2 2 1h d l 基因介导的开花途径3 1 2 2 2 鳓讲基因介导的开花途径4 1 2 2 3 其他一些水稻开花基因4 1 2 2 4 开花基因r i d l 的前期研究5 1 2 3 植物开花素的研究进展6 1 2 4r p p l 6 , h d 3 a ，o s h l 启动子7 1 3 研究目的和意义7 2 材料与方法9 2 1 试验材料一9 2 1 1 受体植物9 2 1 2 菌株9 2 1 3 载体9 2 1 4 外源片段1 0 2 2 实验方法1 0 2 2 1r i d l 基因组和e d n a 序列的克隆1 0 2 2 1 1r i d l 基因组片断的克隆1 0 2 2 1 2r i d l 全长c d n a 的克隆一1 0 2 2 2 超量表达载体的构建1 l 2 2 3 特异性表达载体的构建一1 2 2 2 4 根癌农杆菌介导的遗传转化12 2 2 5t o 代再生植株的阳性检测一1 2 2 2 6t o 代再生植株中基因的表达量检测和各启动子特异性检测一1 3 2 2 6r ，d j f 的原核表达1 4 2 2 7 剐d ，的原位杂交1 4 3 结果与分析1 5 3 1 尼j f 超量表达研究1 5 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 3 1 1 超量表达r 2 d 1 基因组序列研究结果1 5 3 1 1 1r z d l 基因组序列超量表达载体的构建1 5 3 1 1 2u b q ：r i d l g t o 代再生植株的阳性检测1 5 3 1 1 3u b q ：r i d l g t o 代阳性植株中抽穗期基因的表达量检测1 6 3 1 2r i d l 全长e d n a 进行超量表达植株相关实验结果1 7 3 1 2 1r i d l 全长e d n a 序列的克隆1 7 3 1 2 2r d j 全长e d n a 超量表达载体的构建1 7 3 1 2 3u b q ：r i d l ct o 代再生植株的阳性检测1 8 3 1 2 4u b q ：r i d l c t o 代阳性植株中抽穗期基因的表达量检测1 9 3 2r i d l 特异性表达植株相关试验结果2 l 3 2 1 叶片中特异性表达植株相关试验结果2 1 3 2 1 1 叶片中特异性表达载体h d 3 a ：r i d l c 的构建及遗传转化2l 3 2 1 - 2 h d 3 a ：r i d l c t o 代再生植株的阳性检测及抽穗表型2 1 3 2 1 3h d 3 a ：r i d l ct o 代阳性植株中h d 3 a 启动子特异性检测2 2 3 2 2 分生组织中特异性表达植株相关试验结果2 3 3 2 2 1 分生组织中特异性表达载体o s h l ：r i d l c 的构建及遗传转化2 3 3 2 2 2o s h l ：r i d l ct o 代再生植株的阳性检测及抽穗表型2 4 3 2 2 3o s h l ：r i d l ct o 代阳性植株中o s h l 启动子特异性检测2 5 3 2 3 维管组织中特异性表达植株相关试验结果2 5 3 2 3 1 维管组织中特异性表达载体r p p l 6 ：r i d l c 的构建及遗传转化2 5 3 2 3 2r p p l 6 ：r i d l ct o 代再生植株的阳性检测及抽穗表型2 6 3 2 3 3r p p l 6 启动子特异性检测及水稻主要抽穗期基因的表达分析一2 7 3 2 3 4r p p l 6 ：r i d l ct o 代阳性植株抽穗时间调查2 8 3 3r d ，的原核表达2 9 3 3 1 原核表达载体p g e x r i d l c 6 0 及p g e x r i d l m 8 0 的构建2 9 3 3 2r i d l c 6 0 蛋白的表达2 9 3 4r i d l 基因的原位杂交3 0 z ii i j 论3l 4 1r i d l 超量表达植株方面3l 4 2r d 1 特异性表达植株方面3 2 4 3 原位杂交和原核表达方面3 4 参考文献3 6 致谢4 2 个人简介和论文发表情况4 3 附录：原位杂交p r o t o c o l 4 4 u 水稻开花基因r i d i 功能的初步研究 中文摘要 本实验室此前已经鉴定了一个水稻“不开花”突变体r i d l ，导致不开花的原因 是由于t - d n a 插入r i d l 僻i c ei n d e t e r m i n a t ej ) 基因位点，使得r i d l 基因的功能发 生缺失所造成。本研究以此突变体材料为基础，利用超量表达、特异性表达、原核 表达及原位杂交技术来研究r i d l 基因的功能，为研究水稻开花机制提供依据。本 研究获得的主要研究结果如下： 1 通过p c r 方法获得r i d l 基因组序列和全长c d n a 序列，并克隆到超量表达载 体p u 2 3 0 1 上，构建的超表达载体分别命名为u b q ：r i d l g 和u b q ：r i d l c ：通过根 癌农杆菌介导法转化r i d l 突变体愈伤，分别得到1 0 9 和8 0 株t o 代再生植株， p c r 阳性检测显示，u b q ：r i d l g 中阳性植株2 0 株，其中9 株恢复抽穗表型； u b q ：r i d l c 中阳性植株7 株，其中6 株恢复抽穗表型。说明我们构建的超量表 达载体有功能，r i d lc d n a 序列有效。 2 通过r t - p c r 方法检测了u b q ：r i d l g 和u b q ：r i d l c 转化得到的阳性植株中抽穗 期基因r i d l 、鳓刃、h d l 、h d 3 a 、足f 刃的表达量。结果显示恢复抽穗表型的转 基因阳性植株中r i d l 基因都得到了超量表达；同时，还得到了两个恢复抽穗表 型的转基因阴性植株，分别是u b q ：r i d l g 中的# 6 8 和u b q ：r i d l c 中的# 2 7 ，在这 两个植株中，r t - p c r 检测不到r i d l 基因的表达。通过r t - p c r 还检测了植株# 2 7 t i 代1 2 个单株中r i d l 的表达情况，结果显示：t l 代1 2 个植株中都检测不到 r i d l 基因的表达，但都能检测到开花关键基因h d 3 a 的表达，且t l 代1 2 个单 株全部恢复抽穗表型，没有出现表型分离。 3 利用叶片特异性启动子h d 3 a ，构建了载体h d 3 a ：r i d l c ，转化r i d l 突变体愈伤， 得到t o 代再生植株4 1 株，阳性植株1 0 株，其中有2 株恢复抽穗，r t - p c r 检测 了阳性植株# 2 8 中r i d l 的表达谱，结果显示在植株# 2 8 的叶片、叶鞘、茎、根 中都能检测到r i d l 的表达，表明r i d l 表达不特异。 4 利用分生组织特异性启动子o s h l ，构建了载体o s h l ：r i d l c ，转化r i d l 突变体 愈伤，得到t o 代再生植株8 株，阳性植株7 株，所有阳性植株都恢复抽穗，r t - p c r 检测了阳性植株弹6 中r i d l 的表达谱，结果显示在植株 6 的叶片、叶鞘、茎、 顶端组织中都能检测到r i d l 的表达，表明r i d l 表达不特异。 5 利用维管组织特异性启动子r p p l 6 ，构建了载体r p p l 6 ：r i d l c ，转化r i d l 突变 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 体愈伤，得到t o 代再生植株3 1 株，阳性株有1 9 株，其中9 株恢复抽穗表型， r t - p c r 检测了阳性植株 8 中r i d l 的表达谱，结果显示在植株8 中，在富含维 管束组织的叶片、叶鞘、茎中都能检测到r i d l 的表达，而在不含维管束组织的 顶端分生组织和根中检测不到或只能检测到微量表达。我们还通过r t - p c r 检测 ： 了t o 代再生阳性植株中抽穗期基因的表达情况，结果表明r i d l 基因在微管组 织中特异表达可以促进水稻抽穗，且能正调控其他抽穗期基因的表达。 6 构建了表达载体p g e x r i d l c 6 0 及p g e x r i d l m 8 0 ，转入菌株毗2 j 中表达， 其中r i d l c 6 0 蛋白表达成功，用于制备多克隆抗体。 7 取3 b 天龄的野生型z h l l 和r i d l 突变体的顶端分生组织( 包含幼叶) 作为材料， 进行原位杂交，在z h l l 和r i d l 突变体中都没有检测到r i d lm r n a 的杂交信号。 关键词：r i d l 基因；水稻；抽穗期；组织表达 水稻开花基因r i d l 功能的初步研究 a b s t r a c t w eh a v ei d e n t i f i e dan e v e r - f l o w e r i n gr i c em u t a n t ( r i d l ) c a u s e db yat - d n ai n s e r t i o n a tt h er i d l ( r i c ei n d e t e r m i n a t ej ) l o c u si no u rp r e v i o u s s t u d y i nt h i ss t u d y , w e i n v e s t i g a t e dt h ef u n c t i o n so fr i d lb yo v e r - e x p r e s s e d ，s p e c i a lt i s s u e e x p r e s s e d ，i ns i t u h y b r i d i z a t i o na n di nv i t r oe x p r e s s e dr i dip r o t e i n o u rr e s u l t sp r o v i d eab a s i sf o rs t u d y i n gt h e f l o w e r i n gm o l e c u l a rm e c h a n i s m si nr i c e t h ed e t a i lr e s u l t si nt h i ss t u d yw e r es u m m a r i z e d a sf o l l o w s ： 1 t h eg e n o m i cs e q u e n c ea n df u l l l e n g t he d n ao fr i d lg e n eh a v eb e e nc l o n e d t w o o v e r - e x p r e s s e dv e c t o r sn a m e du b q ：r i d l ga n du b q ：r i d l cw e r ec o n s t r u c t e db a s e do n t h e m t h e nt h e s et w ov e c t o r sw e r et r a n s f o r m e di n t o r i d l b ya g r o b a c t e r i u m t u r n e f a c i e n s 。m e d i a t e dt r a n s f o r m a t i o n 10 9r e g e n e r a t e dp l a n t sw e r eg e n e r a t e dt h r o u g h t r a n s f o r m a t i o nw i t hu b q ：r i d l gv e c t o r 2 0o u to ft h e ma r ep o s i t i v et r a n s g e n i cp l a n t s ， a n d9a m o n gt h e ma r ef l o w e r i n gn a t u r a l l y f o ru b q ：r i d l cv e c t o r , 8 0p l a n t sw e r e r e g e n e r a t e da n d7a r ep o s i t i v et r a n s g e n i cp l a n t s6a m o n gt h e ma r ef l o w e r i n gn a t u r a l l y t h i si n d i c a t e dt h a tt h eo v e r - e x p r e s s e dv e c t o r sa r ef u n c t i o n a la n dt h ef u l l - l e n g t he d n a o fr i d lg e n ei sa l s of u n c t i o n a l 2 t h ee x p r e s s i o nl e v e lo ff l o w e r i n gg e n er i d l 、e h d l 、h d l 、h d 3 a 、r f t lh a sb e e n d e t e c t e db yr t - p c ri nt h e c o r r e s p o n d i n go v e r - e x p r e s s e dt r a n s g e n i cp l a n t s t h e r e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h er i d lg e n ew a so v e re x p r e s s e di nw h i c h r e s u m e df l o w e r i n g p l a n t s a n dw ef o u n dt h a tt h ee x p r e s s i o no fr i d lg e n ec o u l d n tb ed e t e c t e db y r t - p c ri nt w on e g a t i v e - t r a n s g e n i cp l a n t sn a m e d # 6 8i n u b q ：r i d l ga n d # 2 7i n u b q ：r i d l ct r a n s f o r m a t i o na c c i d e n t a l l y , b u tb o t ho ft h e mw e r ef l o w e r i n gn a t u r a l l y w ea l s od e t e c t e dt h ee x p r e s s i o no fr i d lg e n ei nt h eo f f s p r i n g so f # 2 7 b yr t - p c r ，t h e r e s u l t si n d i c a t e dt h a ta l lo ft h eg e n e r a t i o n sa r e f l o w e r i n gw i t h o u tt h ee x p r e s s i o no f r i d lg e n e ，m e a n w h i l et h ee x p r e s s i o no ft h ek e yf l o w e r i n gg e n eh d 3 ac o u l db e d e t e c t e d 3 b yu s i n gt h eh d 3 ap r o m o t e rw h i c hi sf u c t i o n a ls p e c a l l yi nm a t u r el e a ft i s s u e s ，w e c o n s t r u c t e dav e c t o rn a m e dh d 3 a ：r i d l c t h ev e c t o rw a st r a n s f o r m e di n t or i d lb y a g r o b a c t e r i u mt u m e f a c i e n s m e d i a t e dt r a n s f o r m a t i o n 10o u to ft h e41 r e g e n e r a t e d 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 p l a n t sw e r ep o s i t i v e t r a n s g e n i cp l a n t s ，2a m o n gt h e mw e r ef l o w e r i n gn a t u r a l l y w e a n a l y z e dt h ee x p r e s s i o np a t t e r no fr i d lg e n ei nt h ep o s i t i v e t r a n s g e n i cp l a n t # 2 8b y r t - p c r ，a n dd e t e c t e dt h ee x p r e s s i o no fr i d li nm a t u r el e a f , l e a fs h e a t h ，s h o o ta n d r o o tt i s s u e s t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tr i d lg e n eh a v e n tb e e ne x p r e s s e d s p e c i a l l y 4 w ec o n s t r u c t e dav e c t o rn a m e do s h l ：r i d l cb yu s i n go s h l p r o m o t e rw h i c hi s f u c t i o n a ls p e c i a l l yi nm e r i s t e mt i s s u e s ，t h ev e c t o rw a st r a n s f o r m e di n t or i d lb y a g r o b a c t e r i u mt u m e f a c i e n s m e d i a t e dt r a n s f o r m a t i o n 8r e g e n e r a t e dp l a n t sh a v e g e n e r a t e dt h r o u g ht r a n s f o r m a t i o n ，a n d7a r ep o s i t i v e t r a n s g e n i cp l a n t s ，a l lo ft h e p o s i t i v e - t r a n s g e n i cp l a n t sa r ef l o w e r i n gn a t u r a l l y w ea n a l y z e dt h ee x p r e s s i o np a t t e r n o fr i d lg e n ei nt h ep o s i t i v e - t r a n s g e n i cp l a n t 撑6b yr t - p c r a n df o u n dt h a tt h er i d l e x p e s s e di nm a t u r el e a f , l e a fs h e a t h ，s h o o ta n dm e r i s t e mt i s s u e s t h er e s u l t si n d i c a t e d t h er i d lw a sn o te x p r e s s e ds p e c i a l l y 5 ar i c ep h l o e mt i s s u es p e c i f i cp r o m o t e rr p p l6w a su s e dt oc o n s t r u c t e dav e c t o rn a m e d r p p l 6 ：r i d l c t h e v e c t o rw a st r a n s f o r m e d i n t or i d l b ya g r o b a c t e r i u m t u m e f a c i e n s - m e d i a t e dt r a n s f o r m a t i o n 31r e g e n e r a t e dp l a n t sh a v eb e e nc o l l e c t e d ，a n d 19a m o n gt h e ma r ep o s i t i v e t r a n s g e n i cp l a n t sw i t h9o u to ft h e ma y ef l o w e r i n g n a t u r a l l y w ea n a l y z e dt h ee x p r e s s i o np a t t e mo fr i d lg e n ei nt h ep o s i t i v e - t r a n s g e n i c p l a n t 8b yr t - p c r ，t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h er i d le x p e s s e di nl e a f , l e a fs h e a t h ， s h o o tt i s s u e sw h i c ha r ei nr i c ho fv a s c u l a rb u n d l e ，a n dw ea l m o s tc a n td e t e c tt h e e x p r e s s i o no fr i d lg e n ei nt h em e r i s t e ma n dr o o tt i s s u e sw h i c ha r el a c k e do fv a s c u l a r b u n d l e w ea l s od e t e c t e dt h ee x p r e s s i o no fk e yf l o w e r i n gg e n ei np o s i t i v et r a n s g e n i c p l a n t sb yr t - p c r ，t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h er i d lg e n ew h i c he x p r e s s e ds p e c i a l l y i nr i c ep h l o e mc a np r o m o t er i c ef l o w e r i n ga n dr e g u l a t eo t h e rf l o w e r i n gg e n e s 6 t w oe x p r e s s e dv e c t o r sn a m e dp g e x r i d1c 6 0a n dp g e x r i d1m 8 0h a v eb e e n c o n s t r u c t e da n de x p r e s s e di ne c o l ib l 2 1 ( d e 3 ) u s i n gg s te x p r e s s i o ns y s t e mi n o r d e rt op r e p a r a t ea n t i b o d y o n l yr i d1c 6 0p r o t e i nw a s e x p r e s s e ds u c c e s s f u l l y 7 - i no r d e rt od e t e c t t h ee x p r e s s i o np a r t - t e no fr i d la c c u r a t e l y ，i ns i t uh y b r i d i z a t i o n m e t h o dh a sb e e ne m p l o y e di nd e t e c t i n gt h em r n ao fr i d lg e n ei nr i c es a ma n d i m m a t u r el e a ft i s s u ef r o mt h ep l a n tw h i c hi sa b o u t3 0d a y sa f t e rs o w i n g t h er e s u l t s i n d i c a t e dt h a tt h em r n ao fr i d l g e n ew a su n d e rd e t e c t e dl e v e li ns a ma n d 水稻开花基因r i d l 功能的初步研究 i m m a t u r el e a ft i s s u eb o t hi nz h11w i d et y p ea n dr i dlm u t a n t k e y w o r d s ：r i d lg e n e ；r i c e ；f l o w e r i n g ；t i s s u ee x p r e s s e d v 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 缩略词表 水稻开花基因r i d l 功能的初步研究 1 日! j 吾 1 1 研究问题的由来 水稻是我国主要的粮食作物，在水稻的众多农艺性状中，抽穗期是重要的农艺 性状之一，它决定着水稻品种地区与季节的适应性。水稻的抽穗期受许多因素的影 响，主要包括光周期、温度等外界环境因素和植物的生理状况等内部因素( b a u r l ea n d d e a n ，2 0 0 6 ；c o r b e s i e ra n dc o u p l a n d ，2 0 0 6 ；h a s t i n g sa n df o l l e t t ，2 0 0 1 ) 。根据植物对光 周期的反应不同，可以将植物分为以下3 类：光照长于一定时数才能促进开花的 长日植物( l d p ：l o n g d a y p l a n t ) 、光照短于一定时数才能促进开花的短日植物( s d p ： s h o r t d a yp l a n t ) 以及对光照长短不敏感的日中性植物( d n p ：d a y - n e u t r a lp l a n t ) ( i m a i z u m ia n dk a y , 2 0 0 6 ；s a l i s b u r y , 19 8 5 ) 。水稻和拟南芥分别是短日照植物和长日照 植物的模式植物，对它们开花分子机制的研究，学者们一直给予高度关注，如果可 以克隆到更多开花途径中的基因，了解更详细的信号传导途径和机制，将会更加完 善的阐释植物开花的分子机制，同时将对指导育种实践、品种改良以及品种推广均 具有重大意义，如解决在杂交制种过程中常常遇到的花期不遇问题。另外，越来越 频繁的自然灾害使得选育合适生育期以及抽穗期，受环境影响较小的品种在避害利 用中显得十分重要。 基于对水稻抽穗期的关注，本室利用t - d n a 插入突变体库的方法克隆了控制水 稻开花的关键基因r i d l ，它编码的是含c 2 h 2 锌指结构的转录因子蛋白，当它发生 功能缺失后，水稻不能由营养生长向生殖生长转化，可见它在水稻开花途径中起着 决定性的开关作用，前期研究结果显示，r t - p c r 只能在幼叶中检测到脚d ，基因的表 达( w ue ta 1 ，2 0 0 8 ) ，但在p r i d l ：r i d l ：g f p 融合载体转化株的顶端分生组织( s a m ) e p 却能检测到g f p 荧光( 李才顺，2 0 0 9 ) ，由此我们推测剐d ，基因编码一个移动的开花 信号，可以从幼叶移动到s a m 中起作用。但究竟是r i d l 蛋白本身还是协同其他蛋白 移动到s a m ? 我们还不清楚；r i d l 基因在我们推测的移动路径中各组织特异性表达 能否恢复r i d l 突变体的抽穗表型? r i d l 的表达量与水稻抽穗时间是否存在相关性， r i d l 基因的有效c d n a 序列是什么? 我们都不清楚，这些问题都有待进一步研究。 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 1 2 文献综述 1 2 1 拟南芥开花的分子机理 拟南芥是典型的模式植物，大量的分子遗传学实验已经鉴定了一系列拟南芥开 花的突变体并克隆了相关基因。根据这些基因对不同环境条件的反应，将调控拟南 芥的开花途径分为四种( 图1 ) ：光周期诱导途径( p h o t o p e r i o dr e s p o n s ep a t h w a y ) ，g a 促进开花途径( g i b b e r l l i c - a c i dp r o m o t i o np a t h w a y ) ，春化作用途径( v e r n a l i z a t i o n p a t h w a y ) 和自主途径( a u t o n o m o u sp a t h w a y ) ( c o r b e s i e ra n dc o u p l a n d ，2 0 0 6 ；h a r m e re t a 1 ，2 0 0 0 ；m i c h a e l sa n da m a s i n o ，2 0 0 1 ；p u t t e r i l le ta 1 ，2 0 0 4 ；s h e l d o ne ta 1 ，2 0 0 0 ) 。光周 期途径和春化途径主要受环境因素影响，而自主开花途径和赤霉素途径主要取决于 植物发育年龄及内源赤霉素水平等( m o u r a d o ve ta 1 ，2 0 0 2 ；p a r c y , 2 0 0 5 ) 。 p a 以hl f v 图1 拟南芥开花的四条途径( c o r b e s i e ra n dc o u p l a n d ，2 0 0 6 ) f i g u r e1f o u rf l o w e r i n gp a t h w a y si nar a d o p s i s 由于拟南芥和水稻之间的保守途径是光周期诱导途径，这里仅关注于光周期诱 导的开花途径。关于光周期诱导开花途径的分子机制已经被比较详细的阐释 ( h a y a m ae ta 1 ，2 0 0 3 ；i z a w ae ta 1 ，2 0 0 2 ；y a n o v s k ya n dk a y , 2 0 0 2 ) 。一般认为：光受体 ( p h y s 和c r y s ) 感受外界的昼夜节律变化产生光周期信号，然后光信号在一些基 因的作用下在植物体内形成生物钟，如拟南芥基因c d 尸j 和皿丹( h i c k se ta 1 ，1 9 9 6 ； m c n e l l i se ta 1 ，1 9 9 4 ；m c w a t t e r se ta 1 ，2 0 0 0 ) 在光这个途径中起作用；然后一些与生物 钟相关的基因，如删( h i c k se ta 1 ，2 0 0 1 ；k i me ta 1 ，2 0 0 5 ；s c h a f f e re ta 1 ，1 9 9 8 ； s u a r e z l o p e ze ta 1 ，2 0 0 1 ) ，t o c l ( i m a i z u m ie ta 1 ，2 0 0 5 ；k i me ta 1 ，2 0 0 7 ；m a se ta 1 ， 2 水稻开花基因r d 1 功能的初步研究 2 0 0 3 ；s a w ae ta 1 ，2 0 0 7 ) 等，在感受到光周期信号后诱导其下游a 基因的表达，而口 又调控其下游c o 基因的表达( m i z o g u c h ie ta 1 ，2 0 0 5 ；r e d e i ，1 9 6 2 ；s u a r e z - l o p e ze ta 1 ， 2 0 0 1 ) ，c o 是拟南芥光周期途径中的核心基因，c o 基因可以激活其下游f 瑾因的表 达( k a r d a i l s k ye ta 1 ，1 9 9 9 ；k o b a y a s h ie ta 1 ，1 9 9 9 ；s u a r e z l o p e ze ta 1 ，2 0 0 1 ；y a n o v s k y a n dk a y , 2 0 0 2 ) ，然后蛋白f t 与f d 相互作用激活其下游s o c l f n a p l 基因的表达( a b e e ta 1 ，2 0 0 5 ；l e ee ta 1 ，2 0 0 0 ；s a r n a c he ta 1 ，2 0 0 0 ；w i g g ee ta 1 ，2 0 0 5 ；y o oe ta 1 ，2 0 0 5 ) ， 最后在基因a p l 和f y 的作用下诱导拟南芥开花( m o o ne ta 1 ，2 0 0 3 ；p i n e i r oe ta 1 。2 0 0 3 ； t a k a d aa n dg o t o ，2 0 0 3 ) 。 1 2 2 水稻开花的分子机理 水稻是常用的模式植物，短日照条件可以促进水稻开花，长日照条件抑制水稻 开花。对水稻开花分子机制的研究有助于人们理解长日照植物与短日照植物的开花 在分子水平上的异同( g r e e n u pe ta 1 ，2 0 0 9 ；i s h i k a w ae ta 1 ，2 0 0 5 ) 。 通过对光周期诱导开花途径中重要基因的克隆和一些水稻开花突变体的获得， 已经鉴定出了2 条重要的调控水稻开花的路径：h d l 基因介导的开花途径以及e h d l 基因介导的开花途径。在短日照条件下，这2 条路径主要是通过调控h 始口基因的 表达进而调控水稻的开花( d o ie ta 1 ，2 0 0 4 ；i z a w a , 2 0 0 7 ；y a n oe ta 1 ，2 0 0 0 ) ，在长日照条 件下或h d 3 a 基因被抑制的条件下，主要是通过励j ，基因调控r f r ，基因的表达进 而控制水稻的开花( k o m i y ae ta 1 ，2 0 0 8 ；k o m i y ae ta 1 ，2 0 0 9 ) 。 1 2 2 1h d l 基因介导的开花途径 水稻中的h d l 基因与拟南芥中的c o 基因同源，拟南芥中c o 基因的m r n a 表 达受研基因正调控，同样，水稻中h d l 基因的m r n a 表达也受o s g i 基因的正调 控，且傀饼基因与拟南芥中的研基因同源( h a y a m a e ta 1 ，2 0 0 3 ；y a n oe ta 1 ，2 0 0 0 ) 。 h d l 基因和c o 基因在各自诱导的光照条件下分别促进h d 3 a 和f r 基因的表达进而 促进植物开花，这说明水稻和拟南芥中存在一条非常保守的途径：水稻中的 o s g i - h d l h d 3 a 对应拟南芥中的g i - c o - f t ( h a y a m ae ta 1 ，2 0 0 2 ；k o j i m ae ta 1 ，2 0 0 2 ； y a n oe ta 1 ，2 0 0 0 ) 。但是在非诱导的光照条件下，它们的功能并不相同：在短日条件 下，c o 基因的功能丧失不影响拟南芥的开花；而在长日条件下，h d l 基因的功能 丧失却可以促进水稻开花( h a y a m aa n dc o u p l a n d ，2 0 0 4 ；h a y a m ae ta 1 ，2 0 0 3 ；p u t t e r i u e ta l ，1 9 9 5 ；y a n oe ta 1 ，2 0 0 0 ) 。 华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 1 2 2 2 鳓以基因介导的开花途径 励以基因编码一种b - t y p er e s p o n s er e g u l a t o r ，研究表明e h d l 基因可以独立于 h d l 基因调控水稻开花，在短日条件下，励棚基因通过调控h d 3 a 和盯丌基因的 表达进而调控水稻开花( d o ie la 1 ，2 0 0 4 ) ；在长日照