菊花（Chrysanthemum morifolium Ramat.）是世界四大切花之一与我国的十大传统名花之三，有着悠久的文化积淀以及很高的观赏价值。先前研究发现栽培菊花‘钟山紫桂’和白晶菊（Leucanthemum paludosum）杂交异源多倍体化后表现出春季开花性状。本研究观察了栽培菊花‘钟山紫桂’与白晶菊远缘杂交后代中FTs基因的表达情况，发现春季杂交后代的开花表型可能与LpFTs基因的表达有关。本研究将来自白晶菊的LpFTs基因异源转化到拟南芥后发现转基因拟南芥株系花期提早，说明自白晶菊的LpFTs基因具有影响植物花期的作用，推测菊花与白晶菊远缘杂交后代春季开花表型与LpFTs基因有关。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1 材料与方法4
1.1 实验材料与菌株4
1.2 RNA提取与荧光定量分析4
1.3 LpFTs基因表达载体的构建4
1.4 拟南芥遗传转化及筛选鉴定4
2 结果与分析5
2.1 菊花与白晶菊远缘杂交后代开花表型的机制5
2.2 转LpFTs基因拟南芥与野生型拟南芥开花表型对比5
3 讨论 8
3.1 栽培菊花与白晶菊远缘杂交后代开花表型的机制8
3.2 转LpFTs基因拟南芥与野生型拟南芥开花表型对比8
致谢9
参考文献9
附录 11
白晶菊LpFTs基因表达模式及功能研究
引言
引言
菊科植物是被子植物中最大的科，种类繁多、变异复杂、分布广泛。菊花有着非常大的药用、观赏等经济价值，在我国甚至世界花卉产业中都占有着浓墨重彩的地位，是我国最主要的切花品种之一。花期是决定观花植物经济价值的重要性状之一，若我们能提高菊花的花期甚至改变其花期，使其能在春、夏两季也开出炫丽的花朵，想必是非常有研究意义和经济意义的。
开花对被子植物来说有着重要的意义，是植物体生殖生长最主要的特征之一，根据经典的达尔文理论，开花植物或被子植物是距今约9千万 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072^ 
至1亿3千万年间进化而来的，此理论通过观察不同被子植物的花器官的结构与功能，从而很好的阐述和支持了达尔文自然选择理论[1]。在植物的一个完整生命周期之中，开花预示着植物体从营养生长向生殖生长的转变，这一转变伴随着各种花器官的分化、发育，是植物对各种外界环境因素（如，光照周期和质量等）的响应，包括各种信号的接受、传递和相互作用等[2]。植物的花期影响因素繁多，植物开花的过程不仅需要对外界环境如光照，温度感知，其内在因素例如碳水化合物从合成部分运送至茎端分生组织也对开花起到了举足轻重的作用[3]。在探究被子植物开花过程的分子机理过程中，科学家们从最简单的模式植物拟南芥中分离出了大量晚花和早花的突变体，定位并克隆了众多相关基因[4]。目前主流研究都认可，这些与成花有关联的基因可归纳为参与四条相关路径来调控植物开花，它们分别是光周期路径、春化路径、赤霉素路径以及自主路径[5]，植物通过春化途径和光周期途径从而对外界的日照长度、温度等环境因子做出响应，接着再通过赤霉素途径和自主途径来监控植物的年龄和生理状态等内源信号并做出响应，最后促使植物完成从营养生长到生殖生长的转变[6]。
FT基因在高等植物开花过程中起到了及其关键的作用。FT基因是植物生殖器官花发育途径的信号集中点，在花器官发育过程中有着至关重要的调节作用，该基因可以整合不同开花途径的信号从而调控植物的开花性状，对植物的开花产生影响。上个世纪二三十年代，Chailakhyan，前苏联的生物学家，就在菊花中观察到了“florigen”（开花素），一类由光周期诱导后产生于叶片再运输到茎的顶端的开花刺激物质，从此开花素便进入了广大植物研究者的视野，开花素很有可能是被子植物中普遍存在的一类相对通用的开花刺激物质。但很可惜，在这之后70多年里，没有研究能明确、直接地鉴定出开花素。不过随后研究人员通过对模式植物拟南芥的大量遗传学研究，鉴定分离出了180多个调控开花表型的基因，其中成功鉴定出的FT（FLOWERING LOCUS T）基因，由于开花素对植物开花的影响重大，而开花对大部分的植物体研究都有着巨大意义，近期对FT基因的研究已成为许多植物研究的热点方向，越来越多人开始去挖掘各个物种中FT基因的功能与机理。拟南芥的FT基因编码了一个小分子蛋白，有175个氨基酸残基，其编码区被三个内含子分割成4个外显子，这个区域含有丰富的调控元件，表明其表达调控受多种因素影响、相当复杂。拟南芥TFL1与FT同属于PEBP家族，但被分于不同亚家族。虽然TFL1基因在氨基酸序列上与FT基因达到了50%以上的相似度，但在功能上，TFL1基因与FT基因截然相反，对植物的开花起到抑制的作用。通过Weigel等在2006年的研究发现，导致其功能截然相反的最主要原因是由于TFL基因SegmentB中的第144位的天门冬氨酸（Asp）能够与第88位的组氨酸（His）形成一个氢键，这个氢键的存在使得在三维构象的孔洞结构中形成了一道屏障，使配体不能结合至孔洞结构中，从而抑制了其活性的发挥，阻碍了开花的进程[7]。进一步的研究显示，FT基因所转录出的FT蛋白分子表面的环状结构是其功能实现的关键，FT蛋白分子表面的环、配体结合口袋及其附近区域具有负电荷分布，而与FT蛋白结合的配体可能带有正电荷，这表明FT和TFL1基因的功能的实现与表达与蛋白分子表面电荷有关，氨基酸残基的改变使得蛋白分子表面电荷的改变可能会影响其功能的实现[8]。
在对二球悬铃木（Platanus acerifolia Willd）PaFT基因家族的研究中，发现了共有18种PaFT可变剪切转录本(Alternative splicing transcripts)的存在[9]。这些不同的PaFT可变剪切能够被翻译成不同的氨基酸序列，其组成的不同蛋白质产物可能在植物体内有着不同的功能，也可能对悬铃木的生长尤其是生殖发育起到了不同的调控作用。向日葵中含有4个FT基因HaFT1，HaFT2，HaFT3和HaFT4，其中HaFT1在野生型和驯化型向日葵中以不同的可变剪切形式存在，驯化型向日葵中HaFT1的可变剪切转录本由于保留了内含子导致了移码突变，从而会翻译出不同的氨基酸序列。实验结果指出HaFT1的可变剪切转录本调控着该家族内其他成员的诸多功能[10]。
先前研究发现栽培菊花和白晶菊杂交异源多倍体化后表现出春季两季开花性状，先前研究克隆到了2个LpFTs基因，LpFTL1和LpFTL3，具体序列详见附录一，且LpFTs基因在春季开花过程中均有表达[11]，故可合理推测FT基因在菊科植物的开花过程中也起到了相当重要的作用。本研究拟通过观察白晶菊LpFTs基因异源转化拟南芥后的表型，探索LpFTs基因在在植物开花中的功能，并初步获得菊花与白晶菊远缘杂交后代获得杂种后代开花表型的机制。研究的结果将进一步明确FT基因对植物开花的影响，为菊科花卉和很多观赏鲜花的提早上市有着极大的研究意义和经济价值。

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