小麦春化相关基因VRN2功能分析

小麦春化相关基因VRN2功能分析成花转变对植物有性生殖起到十分重要的作用。小麦是重要的粮食作物,春化途径以及光周期途径是调控其开花十分重要的途径。为了进一步研究小麦VRN2基因在小麦开花中起到的作用,本研究以烟农15小麦品种为材料进行小麦VRN2基因的表达模式、昼夜节律性以及春化响应分析;二穗短柄草可作为温带禾本科的模式植物,利用农杆菌介导转基因技术转化二穗短柄草,初步验证小麦VRN2基因的功能。主要结果如下:（1）从小麦烟农15品种中分离出一粒小麦VRN2基因位点上TmZCCT1和TmZCCT2的同源基因,分别命名为ZCCT1-A1、ZCCT1-B1、ZCCT1-D1和ZCCT2-A2、ZCCT2-B2、ZCCT2-D2。这些同源基因的编码氨基酸序列同源性高达95-96%。并通过同源性分析显示,这些基因与一粒小麦中的同源蛋白TmZCCT1、TmZCCT2以及大麦中的同源蛋白HvZCCT-Ha、HvZCCT-Hb的同源性很高,在76-86%之间。进一步氨基酸序列比对发现,他们均含有一个典型的的CCT-domain区域和一个锌指结构。（2）以烟农15小麦品种为材料分析VRN2基因的表达模式。发现通过实时荧光定量PCR分析发现,ZCCT1和ZCCT2的整体表达模式很相似,在营养生长阶段表达水平高,而在抽穗期表达水平很低,几乎检测不到信号。在不同部位表达发现,在幼叶中表达量最高,在老叶中表达量低,然而在旗叶、茎、幼穗、根中表达量几乎检测不到。设计了ZCCT1-D1、ZCCT2-B2、ZCCT2-D2特异引物分别做实时荧光定量分析发现,发现其不同部位表达量与ZCCT1和ZCCT2的整体表达模式相似。（3）一粒小麦TaVRN2基因具有典型的CCT-domain,其参与光周期途径参与开花。因此,我们检测了小麦TaVRN2基因昼夜节律性。发现ZCCT1和ZCCT2不管在长日照还是短日照条件下表达模式都很相似,具有一定的节律性,并且ZCCT1比ZCCT2早到达峰值2小时。对ZCCT1-D1、ZCCT2-B2、ZCCT2-D2分别做实时荧光定量分析发现其表达趋势与ZCCT1和ZCCT2的整体表达趋势一致。（4）由于一粒TaVRN2基因参与小麦开花的春化途径响,因此我们对小麦TaVRN2基因的春化响应做了检测。研究表明,ZCCT1和ZCCT2均响应春化,同时对ZCCT1-D1、ZCCT2-B2、ZCCT2-D2分别做实时荧光定量分析发现,其春化响应模式与ZCCT1和ZCCT2的整体表达模式相似。（5）在二穗短柄草中过表达ZCCT1-A1、ZCCT1-B1、ZCCT1-D1和ZCCT2-A2、ZCCT2-B2、ZCCT2-D2表型分析,发现TaZCCT1-A1、TaZCCT1-B1、TaZCCT1-D1过表达植株在长日照条件下存在明显的晚花表型,且晚花表型可被春化处理所逆转;TaZCCT2-A2、TaZCCT2-B2、TaZCCT2-D2过表达植株在长日照条件下表现为不开花表型,饱和春化（8周）条件下也不能开花,延长春化时间至14周,TaZCCT2-B2过表达植株仍然不能开花。（6）过表达植株中其他开花基因的定量表达分析,过表达小麦TaZCCT1-D1和TaZCCT2-D2基因二穗短柄草植株T₀代春化后相关开花基因的