水稻光周期开花成花素基因相关研究

水稻光周期开花是多基因参与协调完成的复杂调控过程。水稻在长日照和短日照条件下通过不同基因主导的调控机制来实现从营养生长到生殖生长的转变。Hd3a与RFT1基因是现阶段研究比较广泛的成花素基因。讨论对长短日照条件下的Hd3a/RFT1基因调控相关基因的作用和特点来总结出4种基本开花基因调控途径,为今后水稻开花调控的深入研究提供参考。

水稻成花素基因Hd3a在ABA调控种子萌发中的功能研究

Hd3a(Heading date 3a)是拟南芥成花素基因FT(Flowering Locus T)的同源基因,作为水稻开花的强诱导因子,对短日照条件下水稻的开花具有重要的促进作用。Hd3a在水稻发育中是否具有其他功能,目前的认识仍非常有限。在我们的研究中,通过对Hd3a基因组序列进行生物信息学分析,发现Hd3a的启动子序列包含响应脱落酸(Abscisic Acid,ABA)信号的ABRE(ABA-Responsive Element)元件。荧光素酶发光反应和RT-qPCR分析都证实了Hd3a的转录表达随外源ABA增加而减少。通过不同浓度的ABA处理水稻野生型和hd3a缺失突变体种子,结果表明hd3a缺失突变体种子萌发明显被抑制,暗示了Hd3a缺失导致种子萌发中对ABA敏感性增强,同时hd3a突变体中ABA信号途径响应基因ABI5(ABA Insensitive 5)、ABL1(ABI5-Like1)的表达量升高,表明Hd3a可负调控ABA信号。综上所述,Hd3a可以响应ABA信号调控水稻种子萌发,这些研究结果对于深入理解水稻Hd3a基因的生物学功能具有重要意义。

植物成花素的研究进展

许多植物由营养生长向生殖生长的转换都是由日照长度控制的,而植物叶片可感知日长信号并诱导成花素的合成。成花素从韧皮部运输到茎顶端,使顶端分生组织基因表达发生变化进而成花。其中,FT作为成花素的主要组分,在该转换过程中处于核心地位。本文综合近年的研究,介绍成花素及其作用机理。

水稻成花素Hd3a及其受体分子机制研究进展

成花素是有一个控制开花位点的基因FT(FLOWERING LOCUS T)编码的产物,成花素FT是植物开花途径中的关键整合因子。而水稻中的Hd3a(HEADING DATE 3a)是拟南芥FT的同源基因,Hd3a蛋白即是水稻中的成花激素,其在叶片中表达并通过微管组织运输到顶端分生组织,同成花素受体14-3-3蛋白结合,然后又附着到另一种转录因子OsFD1(FLOWERING LOCUS D)上形成成花素激活复合体,使开花基因OsMADS15功能活跃起来。文中对水稻成花素Hd3a及其受体14-3-3蛋白分子作用机制的研究进展进行了综述,为进一步研究植物开花分子生物学提供参考。

桑树成花素基因FT表达载体的构建及转化拟南芥植株的早花现象

成花素(flowering locus T,FT)是决定植物开花时间的关键信号因子。为研究桑树成花调控机制和FT基因的功能,构建插入桑树FT基因和报告基因GFP的植物双元表达载体p BE2133-FT-GFP,并通过蘸花方法转化拟南芥植株。利用卡那霉素抗性筛选和RT-PCR鉴定获得的转基因拟南芥植株,提取植株总蛋白进行Western blot分析,出现一条符合预期大小的阳性条带,证实桑树FT基因已整合进拟南芥基因组,并成功表达FT蛋白。转基因拟南芥播种25 d,虽然只长出5片幼叶,但却开始抽薹开花,表现出明显的早花性,证明桑树FT基因具有促进早期开花的功能。

烟草成花素FT基因及其调控机制研究进展

烟草(Nicotiana tabacum L.)是叶用经济作物,早花严重影响烟叶的产量和品质。开花时间对烟叶产量、品质和生育周期具有重要影响。植物成花起始的调节是由光周期途径、春化途径、赤霉素途径和自主途径等相互依赖的多条途径共同决定的。成花素FT基因是成花各个途径的关键整合子,烟草中鉴定到4个FT同源基因,仅有Nt FT4是开花诱导子,而其他3个均是开花抑制子。烟草CET、CO、FPF1、LFY、NFL及MADS box类基因等也在烟草开花过程中起着非常重要的作用。本文对近年来烟草成花素FT基因的特征、功能及其调控机制的研究进展进行了综述,并展望了其在控制烟草早花和缩短育种进程中的应用潜力。

海岛棉一个成花素类似基因的克隆和生物信息学分析

【目的】海岛棉成花素类似基因的克隆及生物信息学分析。【方法】利用RT-PCR技术,从海岛棉中克隆成花素FLOWERING LOCUS T(FT)的同源基因,并进行生物信息学分析。【结果】从新海14号花后15 d纤维中,克隆到一个棉花成花素类似基因FLOWERING LOCUS T-LIKE 1,命名为GbFTL1。该基因的开放阅读框为525 bp,编码174个氨基酸。蛋白比对表明GbFTL1和AtFT的相似性为79.3%,和陆地棉GhFTL1的相似性为99.4%,GbFTL1第37位氨基酸为Asn(N),而GhFTL1第37位氨基酸为Ser(S)。GbFTL1含有FT蛋白亚家族两个关键的氨基酸残基及14个保守氨基酸,系统进化树分析表明GbFTL1属于FT亚家族成员。【结论】GbFTL1基因可能为海岛棉中促进开花的基因之一。

陆地棉成花素同源基因GhFT1原核表达载体的构建及诱导表达分析

为了进一步研究棉花Gh FT1蛋白的功能,本研究构建了原核表达载体p ET30a-Gh FT1,并转化至宿主菌株BL21(DE3)中,研究蛋白表达和构建抗体。研究结果发现,37℃条件下,1.0 mmol/L的异丙醇-β-D-半乳糖苷(ITPG)在不同诱导时间下Gh FT1蛋白均可表达,并且目的蛋白主要以包涵体和可溶蛋白的形式存在。制备抗体后经酶联免疫吸附剂测定(ELISA)检测表明,抗体血清与纯化的Gh FT1重组蛋白有良好的免疫反应性。该研究可为深入研究棉花Gh FT1蛋白的生物学功能奠定基础。

成花素的发现(Ⅱ)——成花素的本质及成花调控分子机制

成花素的发现是近几年植物学方面一个最重要的发现之一,从成花素概念的提出到最终发现经历了植物生物学家长达70年的奋斗。这期间随着植物生物学的发展先后提出了不同的假说,成花素的本质推测经历为:某种代谢产物→某种激素→一定比例的几种激素→激素/代谢产物混合物→某种成花抑制物→FTmRNA→FT及其同源基因蛋白。科学家们在这个接力研究中通过不断地观察试验逐步明确了成花控制的调控因子,最后通过分子遗传学手段弄清了成花素本质。该文介绍了成花素的本质及成花调控分子机制。

成花素的发现(Ⅰ)——成花素的生理功能与假说

成花素的发现是近几年植物学方面最重要的发现之一,从成花素概念的提出到最终发现经历了植物生物学家长达70年的奋斗。这期间随着植物生物学的发展先后提出了不同的假说,成花素的本质推测经历为:某种代谢产物→某种激素→一定比例的几种激素→激素/代谢产物混合物→某种成花抑制物→FTmRNA→FT及其同源基因蛋白。科学家们在这个接力研究中通过不断地观察试验逐步明确了成花控制的调控因子,最后通过分子遗传学手段弄清了成花素本质。该文介绍了成花素的生理功能与假说。

成花素的移动性及其在育种中的应用

开花是植物从营养生长进入生殖生长的转折点。近年的研究表明,FT就是寻找多年的成花素。FT蛋白在叶片合成,通过韧皮部从芽接部位移动到接穗或根部,其过表达常导致植物提早开花,以上特点在促进木本植物提早开花、缩短童期、加速育种具有重要价值。综述FT蛋白的移动为成花必须,FT蛋白芽接移动性在一年生及多年生植物的差异、FT促进观赏植物提早开花、利用FT加速育种进程等方面的进展,为相关研究提供参考。

成花素FT的调控运输及生理功能的研究进展

开花作为植物从营养生长到生殖生长的转折点,受外界环境变化影响,对植物发育和繁殖有着至关重要的作用。成花素(flowering locus T FT)蛋白作为拟南芥开花信号核心分子,在开花调控中扮演重要角色。拟南芥叶片在感应外界温度光照等因素变化后,通过生理钟(constants,CO)等蛋白及部分Mico-RNA正负协调调控筛管伴胞中的FT基因表达,FT蛋白通过筛管从叶片运输到茎顶端分生组织后,与一个碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper,b ZIP)蛋白FD结合调控茎顶端分生组织(shoot apical meristem,SAM)中的花组织形成相关基因表达,继而诱导开花。对近年来FT基因在叶片中的调控、FT蛋白的运输及其在顶端分生组织中的开花诱导机理进行综述,为进一步完善FT表达调控及功能研究提供参考。

桑树成花素基因MaFT的启动子克隆和功能位点分析

FT（flowering locus T）是高等植物开花过程中关键的信号整合因子,主要在叶片维管束中合成,通过运输抵达茎顶端分生组织发挥作用。为了研究桑树FT基因的转录调控机制,以白桑种（Morus alba Linn.）品种新一之幼嫩叶片的基因组DNA为模板,根据NCBI数据库公布川桑（Morus notabilis）全基因组中FT同源序列的上游序列设计引物,PCR扩增获得FT基因的启动子片段,其长度为921 bp,命名为MaF TP。通过PLACE和PlantC ARE在线启动子预测工具分析,该序列中除含有TATA-box、CAAT-box等真核生物启动子的核心元件外,还存在脱落酸的响应元件ABRE,生长素响应元件AuxRR-core,水杨酸响应元件TCA-element,生理节律相关顺式作用元件circadian,光响应元件I-box、G-box、MNF1等,以及胚乳表达必需的顺式作用元件Skn-1-motif和抗逆性相关的顺式作用元件W-box、MBS、TC-rich repeats,表明FT基因的转录表达可能受光照、干旱、节律性、脱落酸、生长素、水杨酸等因素的调控,并参与胚乳的形成。将5＇端缺失的5段FT启动子序列（从大到小依次为MaF TP903、MaF TP762、MaF TP542、MaF TP289、MaF TP162）分别与报告基因GUS融合构建表达载体,利用农杆菌转化烟草（Nicotiana benthamiana）植株,通过GUS染色对不同长度的启动子活性进行分析,结果表明：除了MaF TP903的活性较弱外,其余启动子缺失片段均能驱动GUS基因高效表达,且表达量相近。依据研究结果推测：MaF TP启动子的762~903 bp区段可能存在MaF T基因转录表达的负调控元件。

水稻成花素分子作用机制研究进展

植物开花时间是植物适应不同自然环境的重要生物学特性。近年来模式双子叶长日植物拟南芥中的研究结果表明拟南芥的开花时间受到光周期途径、春化途径、自主途径和赤霉素途径的调节,成花素FT(FLOWERING LOCUS T)是这些调控途径最重要的整合因子之一。水稻是典型的单子叶模式短日植物,水稻中Hd3a(HEADING DATE 3a)是拟南芥FT的同源基因,它的表达产物即是水稻的成花素,可以从叶片移动到顶端分生组织,促进开花。虽然FT和Hd3a在拟南芥和水稻中的功能和序列高度保守,但通过对水稻中其它开花控制基因的研究表明,水稻Hd3a的上游调控因子和调控机制和拟南芥存在很大差异。本文对目前关于水稻成花素Hd3a及其表达调控的研究进展进行综述,为进一步研究Hd3a基因的作用机制提供参考。

植物成花素FT蛋白及其互作蛋白调控植物开花的研究进展

FT基因是模式植物拟南芥中调控开花的关键基因之一,在7条成花诱导途径中扮演重要角色;FT蛋白是成花素最重要的组分,在诱导性的光照条件下,可在叶片的伴胞中表达,随后从韧皮部长距离运输至顶端分生组织,和一系列蛋白形成具有转录活性的开花复合体,从而诱导开花.在FT蛋白诱导植物开花的过程中需要其它各种蛋白以实现诱导开花这一功能,文章对近几年FT蛋白及其互作蛋白参与调控植物开花过程的机制进行了综述.

高等植物中的成花素及其对成花的诱导

成花是高等植物由营养生长到生殖生长转变的一个重要环节,受到各种内部因素和外部环境的调节。成花素作为调节植物成花的核心元素,对植物的生殖和发育起着重要作用。主要介绍了高等植物中成花素的早期研究、FT及其同源基因蛋白的发现,其在韧皮部的转运、对成花的诱导及其调控成花的机理等方面的研究进展。

陆地棉编码成花素同源基因GhFT1-A和GhFT1-D启动子的克隆及活性分析

在陆地棉全基因组中序列比对GhFT1基因在At和Dt基因组上的差异,设计特异性引物克隆其上游约1.8 kb的非编码序列作为目的启动子,通过测序结果区分At、Dt类型。本研究克隆出1701 kb GhFT1-A启动子和1771 kb GhFT1-D启动子(简称1.8 kb)。序列比对分析发现了At和Dt基因组上不同GhFT1启动子间存在许多核苷酸序列差异。GhFT1-A和GhFT1-D启动子上存在大量的、作用广泛的顺式作用元件,并发现了一个顺式作用元件富集的重复片段区域。启动子活性检测证明了GhFT1基因上游1.8 kb的At和Dt启动子均具有活性,但At亚基因组启动子的活性弱于Dt型。陆地棉编码成花素同源基因GhFT1的启动子对于调控GhFT1-A和GhFT1-D的表达具有重要作用,并且它们之间的活性存在差异,暗示At和Dt基因组对开花调控作用不同。

水稻成花素基因RFT1对抽穗期的促进作用

进一步缩短早稻的生育期是我国南方双季稻区的重要育种目标之一。本研究以早籼稻珍汕97和中籼稻密阳46为亲本,构建了珍汕97早熟型遗传背景的近等基因系(NIL)和NIL-F2群体,分析成花素基因RFT1在早稻遗传背景和自然长日照种植条件下的遗传作用。结果表明,与RFT1的珍汕97等位基因相比,密阳46等位基因能够显著促进抽穗,同时对产量性状呈轻微负向作用。在2个群体中,RFT1对抽穗期的加性效应为0.84~1.21 d,贡献率为10.46%~18.62%。在NIL群体2年重复试验中,每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重和单株产量的加性效应分别为3.06粒和2.02粒、2.98粒和1.48粒、0.12 g和0.08 g、0.63 g和0.38 g,贡献率在0.99%~2.76%之间。这些结果显示,密阳46的RFT1等位基因能够在较低产量代价下缩短早稻的生育期,为晚稻提供更充裕的生长时间,进而提高双季稻的生产潜能。

菊花成花素基因——CsFTL3

日本花卉研究所花卉研究领域的小田笃主任研究员，通过对CsFTL3基因表达量分析研究，明确了其花芽分化之前影响菊花开花的原因。1 菊花不稳定的开花时期 菊花是典型的短日照植物，是日本花卉栽培中的重要花卉。虽然可以通过调节日照长短来控制菊花花期，进行有计划生产，但在实际周年生产过程中，仍会出现花期不稳定的现象。研发适合周年生产中控制花期的栽培技术显得尤为关键。

植物开花调控新机制——磷脂酰甘油介导叶片成花素转运

9月3日,韩国、新加坡国立大学edicie的研究人员及合作者在Science在线发表了一篇题为Florigen sequestration in cellular membranes modulates temperature-responsive flowering的研究论文,揭示了FT(FLOWERING LOCUST)与磷脂酰甘油(PG)的相互作用关系及其共同调控植物开花进程的分子机制。