生物节律钟基因LHY、CCA1调控拟南芥营养生长时相转变的研究

作     者：傅钰 

作者单位：天津农学院 

学位级别：硕士

导师姓名：龙鸿

授予年度：2019年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 090102[农学-作物遗传育种] 

主      题：拟南芥 营养生长时相转变 LHY CCA1 生物节律钟 

摘      要：高等植物的生长发育是一个复杂的过程,可划分为营养生长和生殖生长两个阶段,其中营养生长阶段又可分为幼龄期和成熟期,而幼龄期（juvenile stage）到成熟期（adult phase）的转变被称为营养生长时相转变（vegetative phase change,VPC）。VPC是植株生长过程中不可缺少的过程,受基因表达的调控。VPC与叶片形态学、细胞学以及分子层面上的变化有相关联系。其中远轴面表皮毛的出现常常作为VPC出现标志;茎顶端分生组织的凸起程度可作为划分幼龄期到成熟期的分界线;VPC与小分子RNA-miR156与靶基因SPL3表达水平的变化相联系。植物体内存在一个生物钟控制机制,在长期进化过程中,生物钟随环境及昼夜变化的影响,从而完成植物的生长发育进程,调控生物钟的内在循环机制叫做生物节律钟（circadian clock）。尽管生物节律钟的研究比较透彻,但生物节律钟基因对植株VPC的作用还有待深入研究。本研究以拟南芥生物节律钟基因双突变体thycca1以及LHY、CCA1超表达植株为研究对象,分别通过形态学、细胞学和分子层面进行研究并分析生物节律钟基因LHY、CCA1对VPC的影响。本实验首先提取野生型拟南芥总RNA,利用RT-PCR技术扩增出LHY及CCA1的全长编码序列,长度大约有2 kb,进而构建植物表达载体pCAMBIA-3301-35S::LHY和pRI101-AN-35S::CCA1。通过浸花法侵染野生型拟南芥花序,利用Basta及卡那霉素分别进行抗性筛选,最终得到转基因阳性纯合植株。将双突变体以及各超表达植株分别与野生型进行三个层面的对比,结果表明:双突变体thycca1比野生型生长周期较短,LHY、CCA1超表达植株比野生型生长周期较长,其中野生型植株在20 d出现抽薹现象,而双突变体thycca1在15 d出现抽薹现象,LHY、CCA1超表达植株分别在33 d、41 d出现抽薹;野生型、双突变体thycca1、LHY及CCA1超表达植株分别在莲座叶第6（第15 d）、第5（第10 d）、7（第19 d）、8（第21 d）片时出现远轴面表皮毛,且叶基角及叶片长宽比增大;与此同时,茎顶端分生组织发生明显凸起,miR156和SPL3的表达水平显著升高或下降。说明与野生型相比,双突变体lhycca1的营养生长时相转变被提前,LHY、CCA1超表达植株的营养生长时相转变被延迟。