拟南芥C2DP1及其同源蛋白参与开花调控的功能分析
开花是植物生长繁殖的重要阶段，对植物的遗传与进化具有重要意义。目前对于植物开花调控的机制研究关注颇高，然而植物开花的调控机制十分复杂，既受内在因素的调控，同时也受到外在环境因素的影响。目前模式植物拟南芥(Arabidopsisthaliana)中已鉴定到许多参与开花调控的基因，并提出六种参与调控的途径，分别是光周期途径、春化途径、温度途径、赤霉素途径、自主途径、年龄途径等。然而，目前各信号途径之间的交叉分子机理尚未完全了解。 为了探索拟南芥的开花调控机制，实验室通过将一些基因超表达，然后进行开花表型的筛选分析，发现有一个基因的超表达可以引起拟南芥晚开花。通过一系列的搜索发现，该基因编码的蛋白包含一个C2-domain，在此暂时将这个基因命名为C2DP1。同时在拟南芥中该基因还有两个同源基因即:C2DP2与C2DP3，目前对这三个基因的报道很少。 电干C2DP2与C2DP3是C2DP1的同源基因，由此猜想C2DP2与C2DP3超表达是否也能引起拟南芥晚开花。于是将C2DP2与C2DP3也进行超表达，转基因到野生型拟南芥中，发现这两个基因超表达在一定程度上也可以引起拟南芥晚开花，因此猜测这三个基因在功能上存在冗余。于是利用T-DNA突变体鉴定技术、CRISPR/Cas9基因编辑技术以及杂交筛选等获得了c2dp1、c2dp2、c2dp3三种单突变体、c2dp1/c2dp2、c2dp1/c2dp3、c2dp2/c2dp3三种双突变体以及c2dp1/c2dp2/c2dp3三突变体，并进行了表型分析。分析显示，在长日照（光照16小时，黑暗8小时）22℃正常条件下:除c2dp3单突变体开花时的叶片数与野生型相比略减少外，c2dp1、c2dp2单突变体及三种双突变开花时的叶片数与野生型相比没有明显差异，而三突变体开花时的叶片数与野生型相比显著减少。这说明这三个基因在功能上存在一定的冗余，并在长日照下可以抑制植物提前开花。而在短日照（黑暗16小时，光照8小时）22℃正常条件下:单突变体、双突变体和三突变体的开花时的叶片数都与野生型没有太大差异，这说明这三个基因不参与短日照下拟南芥的开花调控。 此外通过GUS染色发现:C2DP1、C2DP2在拟南芥中的表达模式十分相似，只是略有不同。通过亚细胞定位分析，发现C2DP1及其同源基因的蛋白主要分布于细胞质膜和细胞质。为进一步探索C2DP1及其同源基因对开花调控影响的具体机制，通过荧光定量PCR对突变体材料中的开花基因表达水平进行了检测，发现长日照条件下突变体中开花抑制因子FLC发生了下调，推测可能C2DP1及其同源基因通过调控FLC基因的表达，从而影响拟南芥的开花。 还通过酵母文库筛选到了C2DP1、C2DP2蛋白的互作蛋白VOZ1、VOZ2，然后对与C2DP1有互作的蛋白进行酵母点对点验证，验证到有相互作用。进一步用双分子荧光互补(BiFC)实验，验证到了参与开花调控的蛋白VOZ1、VOZ2与C2DP1、C2DP2、C2DP3蛋白确实有相互作用，且主要发生在细胞膜和细胞质，为进一步的研究找到了方向。
植物生长;同源蛋白;开花调控;拟南芥C2DP1
华中师范大学
硕士
植物学
杨万年;王奕众
2021
中文
Q943.2
2023-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）