（遗传学专业论文）桃花发育相关mads+box基因研究.pdf

摘要 桃开花时间和花器官发育是重要农艺性状。桃开花时间有2 层含义：其一是经过2 剑5 年 的幼年期生k 过渡剑生殖生长第一次开花：其一二是具有开花能力的果树每年秋天分化花芽， 然后花芽冬眠，次年开花，称为季节性开花。缩短果树到达第一次开花的时间对加快果树育 种和生产具有实际意义。较长的幼年期严重影响桃属果树的品种选育、遗传改良和果树生产。 寻找控制桃属植物季节性开花的遗传位点和基冈有特别重要的应用价值：桃花的发育和最终 产量密切相关。 前人对桃属果树及其他蔷薇科植物花发育的遗传位点有较多分析。由于像桃这样的木本 植物生长周期长、遗传操作困难，对其花发育的分子遗传控制机制知之甚少。另一方面，近 年模式植物花发育有大量研究，揭示出了一个由众多基因组成的调控网络，其中花器官特性 基冈膨t 嬲幻r 基冈是这个网络的关键节点，它们在开花时间、花器官发育和果实发育中有 重要功能。这些基因在桃中的同源基困可能是控制桃花发育的重要候选基因。本研究从2 个 方面米研究它们：桃中花发育候选基因的克隆和功能鉴定，基冈的分子标记发展和遗传定位 并检测其位置是否与前人鉴定的开花时间和花器官发育的遗传位点重合。本研究得到如下结 果： 1 ：通过e s 啦索、r a c e 、同源克隆等方法共克隆8 个具有完整编码区的 以盘，堪因， 它们属丁j b 、c 、d 、e 四类花器官特性基冈。 2 ：3 个e ( s e p a l l a t a ) 类基因厅洲皿馏，删聊和删历7 属于3 个不同的距分支， s 叫t h 既n 分析表明3 个基因在桃基因组中为单拷贝，它们集中在花和果实中表达，但表达模 式各不相同。过表达尼脚1 5 缃拟南芥与野生型对照相比没有明显差异。在拟南芥中过表达 庙叫以聊和厅蜘甜丑形都能促进开花，但尼御唧形促进开花的功能更强。删最鼯和转录 抑制予撕融合转化拟南芥可导致花器官发育异常，表明厅谢6 t 盘箔在花器官发育中扮演重 要功能。 3 ：系统进化分析表明甩蹦坳瞰，n 别纨泐丹脚砌回可能是拟南芥一反硎熙s 7 朋q 直 向同源基因。庙捌弛聊口和，功刎聊珂能是拟南芥尸z 和删子的直向同源基因。在拟南芥中 过表达舟别6 4 及舛可模拟月锎功能。 4 ：把删聊，舟谢蹦政钮和n 别6 纰婚转化为高多态性的s s r 标记，并将p 删4 黼位 在桃的第l 连锁群上，厅脚w 口馏和删艘同在第5 连锁群上。目前还没有发现它们与桃属 4 植物开花时闻和花器官发育遗传位点的联系。 此外本论文还讨论了利川基因内s s r 标记和公共e s t 数据库挖掘控制重要农艺性状候选 基冈的途径。 我国有丰富的与桃花发育性状有关的遗传资源，我们的最终目的是找到控制这些重要遗 传变异的分子基础并用于桃属果树的遗传改良。本文所克隆基因可能是解释这些变异的重要 候选基因。 关键词：腑璐6 基因，花发育，分子标记，遗传作图，桃 5 a b s t r a c t 1 1 l ek n o w l c d g eo ft h cg e l l e t i cc o n 仃o lo ff l o w 鲥n gt i i i l ea i l dn o m lo r g 锄 d e v e l o p m c n ti i lp c a c hm a yh a v eas i g n i f i c a n ti m p o r t 鲫c e 向rf m i ti m p r o v e 堇1 1 e n ti i l 胁玎船s p e c i 鹤m o r em a i lt e i iq t b a n dm 面o rl o c ia s s o c i a t e dw i t hb l o o m i n gt i m e 锄dn o w e rd e v d o p m e n tw e r ei d t m e di i l 肌f 小心s p e c i c s ；h o w e v 鸽t h em o l c c u l a r f a c t o 硌t l l a tc o n t r o lt h e t m 如a r cl a r g e l yu n h o w n i nc o n 仃a 鸭m a n yg e n e sl ( 1 l o w nt o c o n 仃o ln o w 舐n gt i m e锄df l o 豫l o r g 锄 f o m a t i o nh a v eb o e ni d e i l t i f i e da n d c h a r a c t c r i z e di l lm o d e lp l 锄协，m a i l l l yi n 爿，讧6 l 枷括脯口矗4 m ，a n dac o m p l e x n 咖。呔h 髂b e 吼e s t a b l i s h e d h it 量l i sn e 哪o r k ，n o r a lo r g a ni d 朗t i 够g 胁e s ，捌d s6 似 咎：n 鹪，p l a yc n l c i a lr o l 鹤a s s l n i n gt 1 1 a tas i i i l i l 盯m e c h 卸i s mc o n 打o l sf l o w 盯 d w e l 叩m ti nt h em o d dh e f b a o 璐a i l di np j 唧玎淞s p c ：c i 龉，w es h o u l db ea b l et o i d e n t i f yc a i l d i d a t ek e yg e n 髂h o m o i o g o u sw i t l lt l l o s eo fm o d dp l a i l t sa n dm c n a s s o c i a t ct l l e i i lw i t l lt l l ea b o v em e n t i o n e d 仃a i t s h lm i sp a p c rw er 印o r tt h ei s o l a t i o no fe i 曲t 脱4 d s6 甜g 嘲e sw i t i lc o m p l e t c c o d i n gr e 舀o n t h r o u 曲a n a l y s c so ft l l e i rg 即es 。q u e n c 鹤a n dp h y l o g e n yi t w 鹤 r e v e a l e dt l l a tm e yb e l o n g c dt o l ed i s t i n c tc l a d e so f t l l ef l o m li d 即t i t yg 胁ef 抽i l i e s 却蚴d s 2 ，p ，加刎d 鼬a n d 却删挪7 ，w h i c hb d o n gt od i s t i i l d 距pg e i l e c l a d e s ，印p e 盯鹄s i n 酉ec o p yg e n 馅i nt h ep e a c hg e i l o m ea i l d w e r ef o u n dt o p 把f e n t i a l l yc x p r e s s i nn o w e fo r g a n sa n df m i t s a m b i d o p s i s 船l s f o h l 1 a n t s e x p r 鼹s i n g3 强? 咧4 d s 2w e f ci i l d i s 缸g i l i s h a b l e 丘d m 丽l d t y p ep l 锄t s o v 蹦p r e s s i o no fp ，融删i c dt o 龆r l i c rn o w 曲晷1 1 l r o u g t lc h i m 耐cr 印r e s s o r s i l c i i l gt e c l l i l o l o g y ，p ，叫私n 够w 嬲南u n dt 0 劬c t i o ni nn o r a lo r g 蛳d e v e l 叩m e n t e x p r e s s i o no fp ，砷殂邯7i i i 触a b i d o p s i sc 孤】s e da 幽m a t i ca t t e i l u a t i o no fb o t h j u 他藿l i l ea n da d l l l tg r o w i l lp h 勰器a n d ，i ns e v c f d ya f f b c c e dp l a n t s ，i tl e dt on o w 盯 f 缸m a t i i m m e d i a t d ya f i 盯t l l e 锄b r y o i l i cp h 觚e p 印m a d s 4 、p r p m a d s 8 、p 印m a d s 9 、p 曙m a d s l oa 硝p r p m a d s l i 孤e 妊 p u t a t i v co m l o i o g i l 铝o f 爿g ，删p 、s ，锄d 聊巧r e s p e c t i v d y o v e r e x p r e s s i n g p ，州正4 d 舛i i ip 岫b i d o p s i sd 锄。地h 铽ei tc 姐劬c t i o nl i k e4 删毽 6 m 0 f v b a s e do nt h cs e q u e i l c ev 撕撕o n st h j 锵s s rm a r k e r sw e d “e l o p e d 妇班p m a d s 2 。h p m a d s 4 戚p 譬掩4 d s s p r 蟛a d s 2a 盐矗脚m a d s 4 嘲饿 a s s i 酗糖协硅把 赫【a g e 舯h p5a n d 移艇d 舒t 0t h eg r o u pl ，w e u l dn o t 蟊n d 。l o c o l i z 耩t i o nb c c w e 蛐o l 】r 腻d z 垮b o xg c ：1 1 髂a i l dt hl o c i 批p o n e dm a t n n d l 娃o w e rd e v e l o f 髓e ：n 矗lp 比h 配y 鬻o r d s ；麟璐6 甜g e n e ，f l 傩e r 娩v e l 嫦脯n t ，l e c u l a rm a r k e r ，g e n e t i c 脚a p p i n g ，p e a c h ，sp e f 酱彳i 期 7 篱都师范大学学位论文原铡性声明 本人郄重声弱：掰星交魏学攮论文，是本入凌辱雾雾嚣螽凳下，猿立述行磷究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不禽任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 殇已在文巾瑷鞠确方式括硬。奉入党全意谖黉零声明懿法律蘩聚壶本久承趣。 2 0 0 7 年5 月3 1 同 ， 稀炙 l 蒋都师范大学攀位论文授权使用声明 本人完全了解首都师范大学有荑保留、使用举位论文的规定，学校有权保留 学位论文势囱国家主篱部门或其指定襁梅送交论文的电子舨葶鞋纸质版。有权将学 位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文避入学校图书馆被查阅。有权将学 位论文的内容编入有必数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出 瓤保密觯位论姥雅蜃逶胖靓定。 彳京京 f 2 0 0 7 年s 月3 l 目 第一章弓l论 桃起源于中国，在我国及世界上都是重要的粜树和观赏树术。它们所属的薅薇科梅弧科 ( p h j 拙p ) 包括许多重要经济价值的果树，如翩桃、杏、李、樱桃。蔷薇科中还有其它 极其鸯壁赞篷麓稳物翻玫瑰，革莓。苹果，裂。揆基强组胡对籀攀趣= 8 ，o 。飘一o 。8 7p g d n a 2 c ，约为拟南_ 捧的2 倍) ，在世界上分布广泛，因此被选傲蔷薇科的模式植物。在桃基因 组方面的研究近年材显著进展。“欧洲桃属作圈计划”构建了一张含有5 6 2 个分子标记，相 罄豁键距离乎均只蠢良9 2 e g 戆裹密璇遗传连镀麴遴国i r l e n g 甜e ta 1 ，2 0 戳) 。j u 驾等 ( 2 0 0 4 ) 建立了蔷微科基因组数据库( h t t p ：w w g e n o m e c l 删8 0 n e d u ，集成e s t 数据， 各种遗传图谱数据尊l b a c 为基础的物理图谱。且前6 e n b a n k 中有桃袋达序列标签( e s t ) 7 0 ，9 3 9 条( 2 7 年3 月) 。勰吣t t 豹簿 究缀鞋攘懿1 4 1 个援奄分子拣 毫舞逡懿豹3 焘c 痒，锯步建立撬 的物理图谱( h o r ne ta 1 ，2 0 0 5 ) j u n g 等( 2 0 0 6 ) 发现拟南芥和桃基冈组的微蹶共线性， 找到1 3 7 个微观共线性区域。这些信息为桃及其他桃属植物重要农艺性状遗传定位、基冈调 控瓣络戆解辑葵定了蠡簿基础。 桃开花时间宥2 层含义。其一魑经过3 到5 年的幼年期生长过渡刘生殖生长笫一次开花； 其二是具有开花能力的果树每年秋天分化花芽，然烯花芽冬眠，次年开花，称为攀节性开花。 绞缀莱瓣到运筹一次开莼豹肄闻对加快莱耱膏静程生产翼毒实鞲爨义。较静妨掣期严重影 响桃属果树的品种选育、遗传改良和果树生产。寻找控制桃属械物拳节性开花性状的遗传位 点和基因有特别重要的应用价值。桃花器官的发育是重要的农艺性状，它和最终产量密切相 关。 花器官特性基因控制开花时间和花器官与果燕的发育，因此怒控制重要农藏性状的候选 基麟，是我们研究桃属植物花发育的一个切入点。与其它木本植物相似，挑的生长有一个较 羲瓣幼年赣，褥萎瓣箕遗传搡俸较骥滩，裁终了襁诧发育分子蘧糖承乎上静磅究，这方垂戆 研究与模式植物相比非常滞后对模式植物花发商调控网络的透彻理解有助于桃犹发育的研 究。 1 模式植物中截发育的分予遗传控铆 麓发育是近卡多年来植魏分子象镌学和基因缀学疆究的热点之，已经积纂了大量相关 知识。花的发育可按时闻先后分为4 个阶段：第一阶段，植物对外部环境和自鸯信号作出反 戍，从营养生长转向生殖生长。遮过程由众多开花时间基因控制。第二阶段，不同开花时 一l 间通路的信号整合从而激活花分生组织特性基冈。第二阶段，花分生组织特性基闪激活花器 官特性基冈。第四阶段，花器官特性基冈启动其r 游的负责花器官建成的基冈，发育成花。 1 1 1 模式植物中开花时间的分子遗传控制 关于拟南芥开花时间突变体的大量研究表明拟南芥的成花转变由一个复杂的多途径的 相互作用的网络控制( m o u r a d o ve ta 1 ，2 0 0 2 ：h e n d e r s o na n dd e a n ，2 0 0 4 ：b o s se ta 1 ， 2 0 0 4 ：h ea n da l a s i n o ，2 0 0 5 ) 。一般认为决定开花时间有4 条主要途径，分别为光周期途 径，赤霉素途径，自主途径和春化途径。下面分别介绍这4 条途径。 光周期促进途径 这个领域中重大进展在于鉴定了光敏色素并通过众多实验确证光敏色素是感应光周期 和光质的基本受体。在拟南芥中，吸收红光远红光的光敏色素( 丹田珑珊饬蟛删( q i l a 订， 2 0 0 1 ) 和吸收u ，蓝光的隐花色素( 四即m 铡m 慨凹 ( l i n ，2 0 0 0 ) 是参与感应日照长度 的主要光受体。在拟南芥中有五种光敏色素基因( 尸册爿一删( f u n i y aa n ds c h a f e r ，1 9 9 6 ) 。 另外感受蓝光信号的隐花色素也影响光形态建成。拟南芥中有两个隐花色素基因蕊和 a 惕它们在去黄化和成花转变中起着重要作用( b a t s c h a u e r ，1 9 9 9 ；c a s i n l o r ee ta 1 ，1 9 9 9 ； l i n ，2 0 0 0 ；q u a i l ，2 0 0 2 ) 在去黄化作用中，凹阳一般响应强的蓝光而凹瞪则对弱的 蓝光有显著响应。有趣的是，c r y 2 蛋白水平响应蓝光后被严重下调，与此不同的是，c r y l 蛋白水平不受光的调节。这基本可以解释为什么翻忪主要在弱光中发挥作用，而饼盯则 在强光中发挥作用( c a s l i m o r ee ta 1 ，1 9 9 9 ；l i n ，2 0 0 0 ；q i l a i l ，2 0 0 2 ) 。 昼夜节律是光周期中的另一个重要的研究内容。人们发现一些突变体通过影响光信号进 而影响昼夜节律的同步化，其中一些突变体直接影响光受体( l i n ，2 0 0 2 ) 。用删，脓 脚和棚介导红光对昼夜节律的影响，而凹朋和凹昭则介导蓝光的输入，册被 光激活以后与删y 7 犹蕊协绝，_ 删7 蹴4 们：6 佑倒口跚? ( 尸珊) 结合增强f f 目翻口f 4 祝船 彤删7 z 拼( c 翻j ) 和朋腰皿伪酬7 功册冗僦( “们的表达水平( m a r t i n e z - g a r c i a e ta 1 ，2 0 0 0 ) 影响同步化和开花时间的基因还包括刑”珑黼删7 硎伽刷臼玢p 了 ( 删和刀z 穆x 耽眉r 尸基因家族( q u a i l ，2 0 0 2 ；n e l s o ne ta 1 ，2 0 0 0 ；s 伽e r se ta 1 ， - 2 - 2 0 0 0 s c h u l t ze ta 1 ，2 0 0 1 ) 。此外翻碰j ，咒洲赫四留( 脚也是光受体与中央振荡器之 阖豹蹩售号转导途衽巾翦一令元蛰。磁 ，z 臻7 番l 强鲫留缪黝翰撩e 醛搦瓣( 移o ) 旋 认为是拟南芥中振荡器的组成元件( m i l i a re ta 1 + ，1 9 9 5 ；s c h a f f e re ta 1 ，1 9 9 8 ；w a n g a n dt o b i n 1 9 9 8 ) 。 掰掰解酬晦黟辩翻硒掰裕黝楚2 个遥过巍掰瓣控制舞花辩簿的特翼基闲。甜转泵 水平受昼夜节律生物钟的调控，突变体影响n i 片运动节律和蕊因转录的节律( f o w l e re t a 1 ，1 9 9 9 ：p a r ke ta 1 ，1 9 9 9 ) 。在一突变体中，“镩饪基因表达周期的缩短程 瘫蔽赣予先流速率，这表骧g 爱囱奔导竞囱基教节律锋静输入。移基因编羁一令转录毽 予，功的转录水平具有昼夜节律性，长日照下萁表达最高峰出现在黎明后第1 2 和2 4 小 时之间；两在短曰照下出现最高表选水平的时间则缩短了4 个小时( s 曲r e z l 6 p e ze ta l ， 2 1 ) 。当在陡蠢照条件下生长静褴物被转移羁连续光照下嚣孝，搿静表达承平袭现击一静 昼夜带律性。这表明这种昼夜节律受昼夜节律生物钟的控制( s 们r e z l 6 p e ze ta 1 + 。2 0 0 1 ) ， 因此c 。蛋自丰度谯长鄹照结束时达到最赢峰。6 7 可能是通过控制的表达掰影响开花 时闰，突交俸中表运量下降，瓣甜过表达瓣蘸掾中国表达壁上舞( s u 6 张z l 6 p e ze t a 1 2 0 0 1 ) 。 另外，光质帚l 漱鹱对开花时间也有影响。尽蛰在大多数植物申光髑期能够调节开花，但 是歼花也受包括溢鹰和先质在内鹃英德鼹素盼调节。当光被遮位薪，竞质受臻了彰畴，这导 致红光与远红光的比率下降。用蚴髓过- 卜调忍洲嬲p 优砸“砌的表达抑制植物开花 ( h a l l i d 8 ye ta 1 ，2 3 ) 。远纽光翱蓝光划健进植物开花。饕光期将要结柬时，施抽远 红巍或者用短暂盼光期打断暗耨可鞋使廊雕突变俸开花延迟( r e e de ta l 。，1 9 9 4 ) 。不 同光受体介导环境温度对开花时间的影响。如脚馏突变体在2 2 时比野生觐单开花，但 是谯1 6 君重突变钵的舞花孵阕却与野生型基本一致( h a l l i d a ye ta l 。，2 3 ) 。在1 6 条件1 ：，地蜊脚够础妒脚赠网突变体鹱：三突变体蒯砖游脚归的开花盼阉早，这表 明尚n 芎是有独特的调节开花时间的功能( h a l l i d a ye ta 1 ，2 0 0 3 ) 。c r y 2 突蹙体对开花 对翔魄影响也对_ i 髫i 度敏感( b 1 6 z 驰e ge t a l ，2 0 ) 。另羚，捌，辨及s 暇嬲嬲珏疆 岗嬲扮被认为介撵对乃表达的温度依赖性抻涮( b 1 6 z q u e ze ta 1 ，2 0 0 3l e ee ta l 。， 2 0 0 7 ) 。 誊织健迷途径 几周的低温处璞能够加速冬髋植物开花，至少3 个遗传位点( 脯磁m 馑和控制 ( g e n d a ue ta l + ，2 0 0 l ：l e v ye ta 1 ，2 0 0 2 ：s u n ga n da l a s i n o ，2 0 0 4 ) ，晰以盱2 和 3 一 一n 了突变体减弱春化反麻。隅w 和腧坦组成艇表达，怊而受冷诱导表达。 春化途径的天键遗传位点凡p 脚 佑优砸f ( 尼d 是近年关丁春化研究的热点。尼f 编码一个含有m a d s - b o x 保守结构域的转录冈子( m i c h a e l sa n d _ l l i a s i n o ，1 9 9 9 ：s h e l d o ne t a l 1 9 9 9 ) 。在需要春化的冬季一年生品种中，尼f 基因m r 水平和蚩白水平要比不需 要春化的夏季一年生品种高许多。f l c 蚩向是一个开花抑制冈子，尼f 在夏季一年生的品种 中过量表达造成晚花，且尼f 高水平的表达与冬季一年生品种的春化需求有戈( m i c h a e l s da i a s i n o ，1 9 9 9 ：s h e l d o ne ta 1 ，1 9 9 9 ；2 0 0 0 ) 。当植物被低温处理后体内的尼f m r n a 水平显著一f 降，这一点有力地证实了尼鸡春化之间的联系。在拟南芥基因组中还有5 个尼f 的旁系同源序列( 膨丹到 以砌，朋厅又叫尼( s c o r t e c c ie ta 1 ，2 0 0 1 ) 或月钇? 7 ( a l v a r e z b u y l l ae t “，2 0 0 0 ) 。这些基因的存在可以解释尼f 的无义等位基因的突变体 仍旧对春化起响应( m i c h a e l sa n da i l i a s i n o ，2 0 0 l ：r a t c l i f f ee ta 1 ，2 0 0 3 ：r a t c l i f f ee t a 1 ，2 0 0 1 ) ：因为这些基冈之间的功能冗余( s c o r t e c c ie ta 1 ，2 0 0 1 ) 。朋，( 用w w 哪能 够提高见f m r n a 的转录水平( s h e l d o ne ta 1 ，1 9 9 9 ) 。实验发现，订c 功能缺陷突变体 抑制船，对开花时间的影响，因此，髓，提高尼f 的转录水平对于髓，延迟开花时间是 必需的。删2 个同源基因月甜删吒埘f ( 胧) ，朋和舟嵫是，记，上调表达尼研必 需啦i c h a e l se ta 1 ，2 0 0 4 ) 。通过对开花时间的自然遗传变异发现极晚花的生态型s y 一0 携 带艇甜舭胧配w 船( 仰功基因可以与厩，协同上调尼f 的表达( p o d u s k ae ta 1 ，2 0 0 3 ) 。 其他能增强尼f 作用的还有儿昭、阿彤、彤执尸腰z ( 见表1 ) 。 表l 调控f l c 的基因 d - 慰fm r n a 下调与拟南芥长时间生长在低温环境下有关( m i c h a e l sa n da n l a s i n o ，1 9 9 9 ； 轴e l d o n e ta l 。，2 0 0 0 ) 缳蛋矗蘩镑，包括其乙醚纯嚣l 甲基证楚涎投! 怒霸一令噩婺方覆疆e a n d i n a s i n o 2 0 0 5 ) f l d 和f v e 作为h d a c 复台体的一部分通过对尼磔色质去己酰化抑 制戌渤表达( h ee ta 1 。2 0 0 3 ；a u s i ne ta 1 ，2 0 0 4 ) 春化作_ f j 增强忍碘色质组蛋白尾 懿去己蘸纯，增鞠h 3 k 2 7 帮h 3 黏静甲基纯，减少# 3 k 4 豹甲基键( 瓿s t we t8 l + ，2 4 ：珏e e ta 1 ，2 0 0 4 ：s u n ga n da m a s i n o ，2 0 0 4 ) 最近z h a o 等( 2 0 0 5 ) 发现h 3 k 3 6 的甲熬化是尼f 表达所必需，w a n g 等( 2 0 0 7 ) 发现h 4 r 3 的甲基化w 抑制忍鳓表述。 自燕促进途径 嚣l 耗c 熬涌整( 瓤r l e 和8 拜，勰国强| 2 6 5 s 一耨毒) 自主途径是从一些在任何光照条件下均延迟开花并且对春他作用高度敏感的突变体中 总结得出的( m a r t i n e z - z a p a t e r 黼ds 伽e r v i l l e ，1 9 9 0 ；k o o r n n e e fe ta 1 ，1 9 9 1 ) 。这 些突变搏包括a ，l 乳j 殛，五黝麓嬲警如w ( 助帮，话。爨耋途径孛豹突燮髂邋过提 高脱f 基因的表达承平而造成唬花袭型。因此，在野生型拟南芥中，自主途径被认为能够 负调节尼f 基因的袭达。此外，脚c 功能缺失突蹙体能够抑制自生途径中的突燮体的晚花 表黧，这进一步涯明了自主途径砖残f 基因黪受调磐终翔( 艇e 酶e l s 鞠d 矗垂a s 童獬2 1 ) 。 不过，自主途径中的突变体与忍f 的不同等位基因之问的相亘作用存在差异。由于厅巩j y 和鳓8 突变体在l a n d s b e r g 遗传背景下表现出歼花延迟，所以往这种生态型巾的尼f 等 往蒸鬻薅垂圭途径审基弱戆功麓蚨貉登等位基羁袋残敏感。然纛，虽然影突交俸在 l a n d 8 b e r g 的遗传背景下不延迟歼诧时间，但在麓它生态型比如c o l u m b i a 中却晚开花，这 5 - 表明戌f 的c o l u m b i a 等位基阅响戍凹基冈的功能失活，而心f 的l a n d s b e r g 铸位基因 不溺斑绉薹涎豹磅链欠匿( k o o # e e fe t8 1 ，| 9 4 ；l e ee ta 1 ，1 9 瓣) 。 自主途径中的几个相关基因已经被克隆。f c a 缀自包含两个i i n a 结合区、r n a 识别序 列( r n p ) 和一个槲蛋白与蚩白之阃相互作川城( 蚍c k n i g h te ta 1 ，1 9 9 7 ) 。f c a 蛋向 藐够与融遘褥俸拜结合。f 琢氇编鹃一个禽鸯r 豫基孝静r 黻结合蛋自，这表明转隶 后调节在这条途径中魁一种普遍现敷( s c h o m b u r ge ta 1 ，2 0 0 1 ) 。l d 蛋白可能楚一种转 录鼠予，它包含一个h o m e o b o x 盒与个假定的核定位序列( l e ee ta l ，1 9 9 4 ) 。这三个 基嗣翡表达模式穗弱，劳蓝崔獯撩颓端和兹彦蔟臻袭运最强，在戏熬兹睁 + 垂l 辗牵表这较弱。 删的过量表达造成转基因植株在短日照条件下掇早开花，然丽删基因表达水平的增强 对予开花对问的影响相当微弱，但照也有实验表蹦r 搿r n a 拼接的转录后调够阻碍了整个 过程母舰基蠢m r 黻丰度懿大籁发提裹( a c h i 曲te t8 1 ，1 9 9 7 ：s e h o m b u 糟e t l 。， 2 0 0 1 ) 。 赤霉索健迸途径 缀单人们就知邀植物激素赤霰索( 强) 能够促进搬南芥开花( w i l s o ne ta 1 。1 9 9 2 ； p l l t t e r 主l le ta 1 ，1 9 9 5 ； b l a z q u e ze ta 1 ，1 9 9 8 ) 。酬j 搿g 和茁豁都对拜花时间 有调 ，作用。删j 编码一种降解赤嚣索合成的第一步的酶( s u na r i dk 锄u y a ，1 9 9 4 ) 。韶o 突变体在短珏照下不能开诧，在长疆照下尽管能歼藏但也比野生整 赡( 瓤l ne ta 1 。 i 9 9 2 。这个突交体的接株严重矮化，顶端优势减弱，两且其种子在不施自e 井源番霉素的待 况下不能萌发。与嬲j 突变体相比，翱4 和韶f 的突变对植株的影响要弱一些。其突变体 呈半矮他状态，并靓能够正常开花绪赛( k r n n e e f8 n dv a nd e rv e e n ，1 9 8 0 ) 。过量表 达券糕素2 0 _ 氧讫酶基因帮甜霉基蹶的转基因植椿焉论在长日照下还是在短曩照下都比野 生型歼花时间早( h u a l l ge ta 1 ，1 9 9 8 ：c o l e se ta 1 ，1 9 9 9 ) 。这表明鲥影响开花时 其袭然水乎是有限戆。 券霉素信号转静盼基嚣也在开张时闻控制中的作用。信号转导过程中的三个雅关基因 g 1 8 8 e 髓己l i ca c l 0l n s 轴s i t l v et 触n 、r e p r e s s o r o f g a l - 30 砒鹞瓠r g a l i 髓l0 l ：g l n 之阈麓麓耜互重叠，箕编鹑的蛋白瓣子捱勃中戆特舜嘏岱( 翻五女黝襄熨澎臻猫霸调节 蛋白棼e 族( p y s he ta 1 。1 9 9 吼b o i l ee ta 1 ，2 o ) 。所有静6 e 盼家族成员包含高度 保守的中心区域( v i l l i d ) 和c 端区域( r v e r ) ( s i l v e r s t o n ee ta l - ，1 9 9 8 ) 。砌，卉鲥 6 和 毗，被认为在没有g a 时可以抑制植物对券撼索的响应，两g a 则可以消除遮种抑制作 用。在积l 突变俸串g a 静活瞧争鬻祗，嗣霹女搿蘩| 翻，瞬熬粥也捧失活。掰- 嚣舻，葫 能缺失等位基因能够完全挽救羽，叼突变体的攀生欧缺陷，而从述能抑制船，突变体不能 开花舶表型。这以致下n 三突变体在艇日照条件f 朗阡藐时间比野生型还赂早一臻( 溅l la n d s u m2 0 0 l ；k i n ge ta 1 ，2 1 ) 。另井，增# 躺j 穰突交体的歼花醇闻醴：翳擞型也略微 早些。因此，赤霉豢合成突变体的晚花表型是由于g a i 和r g a 对开花的抑制作用被激活 所造成的。聊麟? 双突变体不熊挽救所有的础i 突变体的表型，比如说，糟8 膨“艘，三 突囊体仍然保持蘸教能力和静弱静静j 突变俸酶筏发育的表型。霉8 j 突变搏的这些表墅可 能被月眦j 和其它相关基因比如腻馏和膨了负调节( na n dc h m g ，2 0 0 2 ) 。实际上， 在嬲j 基羽的表i 蓦被共抑制豹转基因植拣中，筏的发育能够抵抗赤霉素会成挪制因子的影 孵( 聱e n8 n dc 1 8 n 窖2 0 0 2 ) 与搿，和月戮不弼，女磁j 基因瓣袭运部位慧惫简限于藐序。 在花中，月班基因的r n a 主要柱麟珠和发育中的花药中积。然而腕基因也研能参与萼 片翱花瓣的发育。谯携带o 扎妫燧域的蕊l l 缀囟鲍转基弱植椿中，萼片、筏瓣承l 雄蕊发 育不完全，而且雄饿不育。因此，r g l l 蛋自可莪谨花序率抑制对券霉素酶响魔。d n l a 区 域的缺失可能造成蒯，对赤霉素燮得不敏感，以致于即使在乔襟索存在的情况下它也能继 续摊铡茁端生长两疆迟舅花对溺( p e n ge ta 1 ，1 9 9 7 ) 。当赤霉索不存在热情况一f ，髂a 蛋 自童螫在核内积累，但是警赤霉象存在的情况下r g a 蛋自嬲会微快降鳝( s i l v e r s t o n ee t a 1 ，。2 0 0 1 ) 。然而，当d e l l a 区域缺失以后这种影响就会被阻止( d i l le ta 1 ，2 0 0 1 ) 。 因她，l l g a 蛋白的酶蜒可能造成锨对l l g a 基因的调节，囊r g a 缀是的d 轧l a 戴域又是该 蛋内降解所需要的。在缺少d e l l a 区域的r g l l 鬣自的转基函辕株中，赤霉索响应也被抑 制，而且转基因槭株表型与赤霉索缺乏的植株的袭型相似( w e n 黼dc l l a n g ，2 0 0 2 ) 驴r 编 璐菇终一赞蠢霉素蛹瘦弱受调节麓子。盛节豹突变辘够帮分缝抑剃霹券霉素承乎降低嚣带来 的影嗡( j 8 c o b s e na n do l s z w s k i ，1 9 9 3 ) 。艘y 突变体提早开诧。可能是因为夯霉素信号 传蜉途径的活性增强的原因。 另癸一些参与赤霉豢籍号转导秘舞菇孵瘸灞葶的蛋白蠢瀚r l ( p h 0 1 d p e r i o d r e s p o n s i 、r e1 ) ，肿f l 和s h i 。p h o r l 基因最早蹩在马铃薯申兜隆出来的， 但鼹还没有被划分捌拟南芥的信号转导途径中( n i a d o re ta 1 ，2 0 0 1 ) 。然掰，p h o r l 被 转运铡孩内嫡痖蠢霉素。它熬璃瘦券霉素熬菝入掰毅及它与遮在缀自泛素纯系统瓣关系表明 它作掰于l i 6 a 的上游。胛y 基因在成花转变时的话分生组织中裟达上调。当该藻因过量表 达时，转基因植株谨现早花( k a f l i ae ta 1 ，1 9 9 7 ； m e l z e re ta 1 ，1 9 9 9 ) 。揪据对仔彤 一7 基因在晚花突变体中过蟮表达的遗传实验分析表明，f p f l 通过赤霉素途符促进开花。脯y 基口= l 编码一个功能未知的小分子蛋向。 赤霉素途径和其它开花途径存在交义，如研究表明赤霉素途径和长目照两条途径对开花 时间的作h j 是冗余的。破坏赤霉素途径的突变体住短日照f 受影响最人，而船突变体与 破坏长日照途径的突变体如c d 突变体整合形成双突变体，通常在长日照条什f 不能开花 ( p u t t e r 订1e ta 1 ，1 9 9 5 ；r e e v e sa n dc o u p l a n d ，2 0 0 1 ) 。这表明在短日照条件下，长 日照途径不起作_ i ，而赤霉素途径则发挥主要作用，这个途径功能缺失能够阻j r 开花。但是， 在长日照条件下，由于长日照途径起作用，因此赤霉素途径的失活对开花时间的影响非常小。 删基因编码一个刚a 结合蛋白，在自主途径中起作用。近来研究表明，删基因能够和 赤霉索联合发挥作用( m e i e re ta 1 ，2 0 0 1 ) 。在加卜了和助0 两个晚花突变体中， 外源重组基因倒5 j ? d f 的活性明显增加。而且在这些植株中g 1 9 和g a 4 的水平也明显提 高，这一现象与过量表达g a 5 的转基因植株是一致的( c o l e se ta 1 ，1 9 9 9 ) 。劬0 和 肋卜4 两个突变体在萌发和促进成花过程中对赤霉素水平的敏感度降低( m e l e re ta 1 ， 2 0 0 1 ) 。人们认为春化作用是通过赤霉素途径来促进开花的( s h e l d o ne ta 1 ，1 9 9 9 ) 。这 一观点认为，尼f 在顶端抑制赤霉素的活性进而抑制开花，而春化作用通过降低尼f 的水 平来克服这种抑制作用。然而，船，勺脚尼f 植株在长日照下不经过春化从来都不能开花， 当经过低温诱导后，其开花时何和船，o 单突变体的开花时间一样早。这表明在长日照条 件下对春化作用的响应不需要赤霉素的参与( m i c h a e l sa n da i l i a s i n o ，1 9 9 9 ) 。赤霉素促进 开花的一条途径是通过提高花分生组织特征决定基因e 哇f y ( m 的转录活性。丹? j 筋 在赤霉素合成缺陷突变体如韶j 0 中表达水平降低，而在赤霉素信号超常的突变体如聊 和姗m w 中表达水平增加( b 1 a z q u e ze ta 1 ，1 9 9 8 ) 。过量表达在短日照下能够 恢复韶卜j 突变体的开花时间( b l a z q u e z e ta 1 ，1 9 9 8 ) 。赤霉素可能通过启动子上的类 似于崩晒转录因子结合位点的序列调节z ，y 基因的表达( b l a z q u e za n dw e i g e l ，2 0 0 0 ) 。 拟南芥中的一个特殊蛋白，爿删舾冀，能够与，y 基因的启动子体内结合( g o c 8 le ta 1 ， 2 0 0 1 ) 。尽管，y 基因的转录水平能够被赤霉素激活，但是册j j 明j o 植株仍然比 施殳? “y 植株产生更多的莲座叶，这表明赤霉素在调节开花时间方面还有其它的作用 ( b l a z q u e ze ta 1 。 1 9 9 8 ) 。 1 1 2 开花时问的整合因子与成花素的发现 8 一 上述儿条开花时间途径产生的信号需通过信譬攘合嗣于将开花的信号向下佟递至花器 宦幸蕈馁薹两。嚣藩沃为主要存三令熬台两手磁潲ls 搿挚舄酹s 锵o f o 留撼鹚岛e s s f 锹 0 f ( 蚴，其中光周期途径中的c 口直接转录激活肺l 蜘表选( s m c he ta 1 ，2 0 0 0 ) 。 它们三者在功能上的相互冗余，体现在它们对不问途径缺失反应程度不同。但是宅们各自又 毒不旋糟互替筏的动能。 目前对脚功能有较为详尽的研究。册突变体中，低节位的花完全转变为= 级花序， 赢节位的花邦分转变为二级花序( 鞑i g e le ta 1 ，1 9 。2 ) 。强j 暇变体比野生型开花推迟， 二级藐痔取代藐鹩绥掏，开出戆藏露毪片( 野生瑟麓花没有箧冀) ，董芘最箨屡器官粪叛茎 生叶，其余器官类似萼片，或者是簿片心皮的嵌和体。在，o 弱突变体的花中有少量的花瓣 和壤蕊器官出现。开花时问基因对椭调节方式分为两类，一然开花时间基因能够上调伊y 斡转荣，包箍鑫妻键送途径牵翡彤浓免餍藉l 逶薅巾的。西( n i l s s o 珏e t8 1 ，l 8 ) ， 和赤撵素途径中的硎瑾因( b l d z q u e ze ta 1 ，1 9 9 8 ) 另一毖基因只影响对l h 活性的反 应能力，丽不影响它的表达，包括必周期通路中的朋，以及与z 月平行作用的，烈k a r d a i l s k y e t8 1 ，1 9 9 9 ：孙b 8 y 8 s h ie ta 1 ，1 9 9 9 ；耗i g e le ta 1 ，l 鹊5 ) 。 对c 拐剐赤霉索影响臁达的深入研究揭示了落的启动子很可能是几条通路共同作用的 位点( b 1 a z q u e ze ta 1 。，2 0 0 0 ) 。进入生殖生长，三掰铬动予的活性在长丑照”f 迅速上升； 矮霹照时上舞缓侵，但经赤霉素簸瑾后加速。z ，嬲动子中鼢蛋斑的结台位点在突变后，短 日照下没有转录活性，且赤霉索处理无效；而长翻照一卜的启动予活性不变。这黪结果表明光 岗捌翱赤霉素通路的整合是通过撵鲻于勰动予上不同颁式元传米实现的。找到奔导长b 熙0 l 起l f y 表达迅逮上谲鳃曦式元件，会使我稍对熬合梳胄有更深入酶理解。营弊生长向生 殖生长的转变不仅仪是开花时间的问题，开花的早晚，开花的位鬣，是植株整株彤态的决定 因素之一。开花时阙基嚣对花分生组织属性基因的谖控，闯接她参与了植株形态魂就是花序 的梭式建成。 传统的嫁接实验清晰的指明种信号产生于叶片，在植物顶端起作用促使花的形成，称 之为成花素( f l o r i g e n 。彩是藏筏素的一个熏受候选基困，狰谯长丑照和攮疆照中有不 同袭现，但最近研究表明( 聍主瑟在微管组织而不燕在分生组织中起作甩。珂怒c 移的一个 下游基因，用在本质部表达，在# 解花突变体中臌达量升高，特别在微管柬组织有高水 平静袭这。赞助特黪性襄动子5 秽擒建5 珑，彩篷本囊部孛特势表达缎，嬲m r 黻也在本 质鄢积累，开花时闻提前。但在n 突变体中，5 琵嚣，国促避歼花的表型被抑制。在n 突 变体中过表达其表现与c 谈变体类似，暗示用楚的主要下游基因( a 1 1e ta 1 ，2 0 0 4 ) 。 一q 5 傥绕；，丁植株可使c d 突变体恢复正常，但与掰不同的是用既可在分生组织，也可在表 皮鬟番l 本质露孛表i 毳挺进蠢= 花。嗣辩，氇跫搿畿# 。冀中戆主要f 游基霸。上述数据显示街 主要通过激活何而起作增。 2 0 0 5 年3 个研究缜独立报道刀w 能就是人 f jk 期寻找的成花豢( a b ee ta l + ，2 0 0 5 ； h h8 f l ge ta l 。，2 0 嚣：# i g g ee t8 l + ，2 e 0 5 ) 。善宠程一冀跨中热击诱导产生刃凌短鏊照f 可扁动拟南芥开花，暗示刀的m r n a 作为开花信号可从移动到顶端分生组织，但蛋自是否 移动还未知 图2 阱作甩示意匿( b a r t e 和c 盯o l i n ed e 神。2 0 0 6 饿1 2 5 ：6 5 5 - 6 6 4 ) 一轮一 k e d a ( 2 4 ) 薅主逮舜蓖拜孪褥遵路慧结妇f 翻。 g p 确w 叫 i 咖邶由。螂脚雄v 舯媾z 棚撕p m w 斗b 寡h l 蛳捆蝌h w 坤 团 m 帮司隆墨望 册m ，靠执 jl 辩c ；，潮 l = r ：掰 闰3 拟南莽为基础的开花时翘基因调控网络示意趟 ( x 锄e 如如摭鼢拜尹妇艇掰以2 唾5 5 ：轻l s 豁 1 2 诧器官发育特性基因 1 2 1a 】b c 模型及蒸发展 调控生物生长袋育翦关键基因常常是一类同潦盒基因( h o m e b 姒勰n e ) 或藏源弊型基因 ( h o m e o t i c g e n e )