[硕士论文] 大豆光周期的分析体系建立及相关基因的研究 [复制链接]

资料简介：

硕士论文-大豆光周期的分析体系建立及相关基因的研究，共62页，34568字

摘 要

开花是高等植物个体发育的中心环节，光周期是调节开花启动的主要环境因子之

一。近年来通过对模式植物拟南芥的遗传研究、基因分离及功能分析，使人们对光周期

诱导开花的分子机制有了较深入的认识。

大豆是重要的经济作物，其开花时间对光周期很敏感。大豆的引种工作常因地区、纬度的差异

而失败。因此，深入地理解大豆开花机制为解决大豆的光周期广适性提供了一个新方法。

本实验以大豆栽培品种 “垦农 18” （Glycine max L.cv Kennong 18）为材料，

通过建立大豆光周期开花分析体系，研究和探讨了大豆开花相关基因的表达模式。主要

结果如下：

1、在不同的光周期条件播种，确定了大豆供试品种“垦农 18”的临界日长在 12-14h

左右，以开花时间和叶片数（主要是复叶数）为开花指标。实验最终采取 8h/16h(光/

暗) 为短日光周期条件（SD）以及 18h/6h（光/暗）为长日光周期（LD）。在短日条件下，

单叶作为诱导器官，大豆材料完全开花需要的光周期诱导数为七天。并且,在单叶完全

展开的之后，就能够接收光周期的诱导。大豆单叶在开花诱导过程中具有明显作用，但

是，随着植物的发育，由于复叶的出现并参与花的诱导，单叶的作用逐渐减弱。

2、在大豆的生长发育过程中，大豆中光周期相关基因 CRY2 和 SOC1 具有高表达量，

可能对调节大豆开花有重要作用，CO 和 FT 可能是在低水平发挥调节作用。这种短日的

光周期调控作用与拟南芥中光周期的调控作用存在相似性；在大豆中也存在由 LHY、CCA1

和 TOC1 组成的生物钟；同时，自主途径相关的基因 ESD4,FLC, FCA, LD 和 FPA 可能参

与大豆短日的光周期调控，即抑制植物的开花。而 FCA、LD 和 FPA 对开花抑制因子 FLC

具有抑制作用。这与长日植物拟南芥中同源基因调控开花的机理相似。

3、在对单叶完全展开后去除所有新生叶片的单叶中的基因表达研究结果表明：大

豆单叶中开花基因的表达模式与整株植物的相似，单叶的开花基因表达模式可以代表整

株植物的表达特点。

4、比较了大豆中与拟南芥、水稻生物钟节律基因表达规律：生物钟基因 LHY 和 CCA1

和光周期相关基因 CO 和 GI mRNA 的表达丰度都是在黎明时表现峰值，而后逐渐降低。

结果暗示，光周期作用在调控植物开花过程中,起到了比植物进化更为重要的作用。因

此,不论单、双子叶植物，生物钟基因的开花表达模式与光周期密切相关,从而调控植物

开花。

综上所述,本实验建立了一个适合于研究大豆开花机制的研究体系,同时实验结果

证实,通过与水稻和拟南芥的开花机制相对比,大豆的开花机制与水稻更为相似。

关键词：大豆；开花；光周期诱导；生物钟节律；基因表达；RT-PCR；

目 录

摘 要...........I

ABSTRACT ...........III

1. 前 言 .... 1

1.1 光周期反应的研究历史.... 1

1.2 拟南芥中调控开花的机理研究 ....... 3

1.2.1 光周期反应途径 ........... 4

1.2.2 生物钟节律 .... 5

1.2.3 春化反应途径 7

1.2.4 自主开花途径 8

1.2.5 GA 途径........... 9

1.3 ESTS 和反转录 PCR 技术及应用..... 12

1.3.1 EST 技术....... 12

1.3.2 反转录 PCR 技术 ......... 13

1.4 大豆光周期反应的研究进展 ......... 14

1.5 大豆光周期机制研究的意义 ......... 16

2 材料与方法 ......... 17

2.1 供试材料.......... 17

2.2 不同光周期条件下大豆光周期研究体系的建立......... 17

2.2.1 不同光周期条件下大豆开花时间............. 17

2.2.2 不同光周期处理下大豆开花时间............. 17

2.3 大豆光周期相关基因的表达 ......... 18

2.4 药品与试剂...... 18

2.5 试验方法.......... 19

2.5.1 总 RNA 提取 .. 19

2.5.1.1 试验准备.. 19

2.5.1.2 试验步骤.. 19

2.5.2 CDNA 第一链的合成 ..... 20

2.5.3 PCR 扩增检测 .............. 20

2.5.4 引物设计...... 21

2.5.5 内标基因引物设计...... 21

3 结果、分析与讨论............. 23

3.1 大豆光周期研究体系的建立 ......... 23

3.1.1 不同光周期条件下大豆开花的相关性状 . 23

3.1.2 不同光周期诱导处理下大豆开花的时间 . 26

3.2 大豆光周期相关基因的表达 ......... 28

3.2.1 光周期相关基因在整株大豆中的表达 ..... 28

3.2.2 光周期相关基因在大豆植株不同时期单叶中的表达 ............ 32

3.2.3 大豆处理后不同时期单叶中光周期相关基因的表达 ............ 34

3.3 大豆生物钟节律相关基因的表达 . 37

3.3.1 大豆生物钟节律相关基因 LHY、CCA1 和 TOC1 的表达 .......... 37

3.3.2 大豆光周期相关基因 CO 的表达 40

3.3.3 大豆光周期相关基因 CO 和 GI 的表达 ..... 42

4 结论.... 44

4.1 大豆光周期研究体系的建立 ......... 44

4.2 大豆光周期相关基因的表达 ......... 44

4.3 生物钟节律相关基因的表达 ......... 45

参考文献 .. 46

致 谢........ 50

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