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作者：刘诚诚山东农业大学

学位级别：硕士

成花转变是植物生长发育的核心过程,小麦(Triticum aestivum L.)作为一种重要的粮食作物,春化作用和光周期现象是影响其成花转变的重要因素。春化作用是指小麦在开花前需要经过一段时间的低温处理,才具备开花的能力。遗传学研究表明,小... 详细信息

成花转变是植物生长发育的核心过程,小麦(Triticum aestivum L.)作为一种重要的粮食作物,春化作用和光周期现象是影响其成花转变的重要因素。春化作用是指小麦在开花前需要经过一段时间的低温处理,才具备开花的能力。遗传学研究表明,小麦的春化作用主要受vrn1、vrn2、vrn3等遗传位点的调控,为了进一步研究春化作用对小麦vrn2的影响,本研究以烟农15小麦为材料分离了小麦vrn2位点的ZCCT1和ZCCT2基因,利用农杆菌转化技术异源转化二穗短柄草初步验证其功能。光周期现象是指小麦开花过程需要经过一个长日照信号的诱导,才具备开花的能力。完成春化作用的冬性半冬性小麦或春小麦生长在短日照时开花很晚或不开花,而置于长日照时能够迅速开花,所以小麦中存在一个由长日照诱导产生的成花信号及相应的成花相关信号转导途径,但目前对这一信号转导途径的了解非常不足。本课题采用表达谱分析、芯片技术和小RNA分析对短日照向长日照shift条件下的四个样本进行分析,找出差异表达基因,这些早期反应基因有可能是影响开花时间的差异表达的小麦新基因,也有可能是非编码基因如小RNA和non-coding RNA,这将为进一步探讨小麦的光周期控制开花的机理及长日照促进小麦开花的信号转导途径的研究提供极好的基础。目前Ubi::ZCCT-A1和Ubi::ZCCT-D1转基因二穗短柄草Bd21与同时期的野生型相比出现了一定程度的晚花现象,经过三周的春化处理,晚花表型有一定程度的恢复,结果表明过表达ZCCT1会增加短柄草Bd21的春化需求。经过对表达谱高通量测序和芯片的生物信息学分析,分别找到差异表达显著的基因1093个和228个,其中二者的重叠部分10个,并对这十个基因进行了功能注释和GO功能分析,同时进行了qRT-PCR的定量验证,结果与转录组和芯片分析结果一致。另外,对小RNA转录组也进行了差异表达基因分析,找出差异表达显著的miRNA,对其进行了qRT-PCR表达量验证同时预测了其可能的靶基因,并对靶基因做了GO功能分析。

关键词：小麦成花转变光周期途径春化作用 vrn2 表达谱芯片 miRNA

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柑橘春化过程中vrn2的表达及其与DNA甲基化的相关性

柑橘春化过程中VRN2的表达及其与DNA甲基化的相关性

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中国园艺学会2019年学术年会暨成立90周年纪念大会

作者：艾小艳张金智胡春根湖北省农业科学院果树茶叶研究所华中农业大学园艺林学学院

在模式植物中,春化记忆过程与PolycombGroup(PcG)蛋白介导的组蛋白甲基化有关。VERNALIZATION2(vrn2)参与形成的Polycomb Repressive Complex 2(PRC2)复合体(vrn2-PRC2)通过组蛋白甲基化修饰影响春化过程。本研究中克隆柑橘vrn2基因,研究其在春化过程中甲基化水平及其与表达差异的相关性,为探明vrn2-PRC2在柑橘春化过程中的表观调控机制提供数据支持。克里曼丁材料来自华中农业大学国家柑橘育种中心种质资源圃。于2011年12月—2012年4月采集成年期树体春梢顶端5个芽作为材料。取样后置于液氮中速冻并在–80℃条件下保存备用,每个样品3个生物学重复。利用柑橘基因组数据库,克隆柑橘vrn2基因的CDS序列和DNA序列,实时荧光定量分析其在春化过程中的表达差异,采用亚硫酸氢盐测序技术(BSP)研究其甲基化水平差异。柑橘vrn2基因的CDS序列全长1 416 bp,编码471个氨基酸,蛋白分子质量约53.7kD,等电点约6.09。柑橘vrn2氨基酸序列与拟南芥基本一致,其N端有VEFS-Box基序。通过EMBOSS CpG Plot Tool软件分析,在vrn2启动子序列中预测到1个CpG岛区域,在–370 bp～–779 bp区域内。用PlantCARE软件预测了该区域,包含TATABOX、WRKY7等元件。通过qRT-PCR检测发现,vrn2在春化过程中,低温环境阶段表达量高于温暖阶段。用BSP技术检测了柑橘vrn2基因在启动子区CpG岛区的甲基化水平。在低温阶段,vrn2表达量高,甲基化水平高,而温暖阶段表达水平低,甲基化水平也较低,表明vrn2在春化过程中的表达水平与DNA甲基化呈正相关。在拟南芥中vrn2 m RNA并不受春化诱导,春化前后水平类似,但其蛋白水平随低温处理时间的延长逐渐增加,回到温暖环境中时又急剧下降,说明春化过程对vrn2进行转录后调控。本研究中,柑橘vrn2 m RNA水平在春化过程中,低温环境中表达量高,在温暖环境时表达量降低,说明柑橘vrn2基因在春化过程中受转录调控。推测柑橘vrn2基因响应春化过程机制与模式植物拟南芥中存在差异。通常认为,启动子区DNA甲基化水平的提高会抑制基因的表达,去甲基化会激活某些基因的表达。而本研究中,柑橘vrn2基因m RNA的表达水平与DNA甲基化水平呈正相关。因此推测,在春化过程中,DNA甲基化可能抑制vrn2启动子区域的负调控元件,从而促进vrn2基因表达;或者CpG岛的甲基化状态可能仅为vrn2基因转录调控过程提供了一些前提条件,其他调节机制如组蛋白共价修饰可能发挥更直接、更重要的作用。

关键词：柑橘 vrn2 DNA甲基化春化过程

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拟南芥春化相关基因vrn2的克隆及其植物表达载体的构建

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亚热带植物科学 2011年第1期40卷 1-4页

作者：张文惠洪丽萍曾碧玉福建省亚热带植物研究所福建省亚热带植物生理生化重点公共实验室福建厦门361006

本文利用特异性引物,从拟南芥RNA中提取春化相关基因vrn2 cDNA序列,GenBank登录号AY063047。该基因序列大小为1 354 bp,编码区为1 323 bp,编码氨基酸441个。将克隆片段插入中间载体pBPF?7,经PstI酶切回收带有P35S启动子和nos终止子片段... 详细信息

本文利用特异性引物,从拟南芥RNA中提取春化相关基因vrn2 cDNA序列,GenBank登录号AY063047。该基因序列大小为1 354 bp,编码区为1 323 bp,编码氨基酸441个。将克隆片段插入中间载体pBPF?7,经PstI酶切回收带有P35S启动子和nos终止子片段,连接pBI121载体,构建vrn2基因的植物表达载体。

关键词：春化相关基因 vrn2 春化作用拟南芥

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Molecular Evolution of VEF-Domain-Containing PcG Genes in Plants

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Molecular Plant 2009年第4期2卷 738-754页

作者： Ling-Jing Chen Zhao-Yan Diao Chelsea Specht Z. Renee Sung Department of Plant and Microbial Biology University of California Berkeley CA 94720-3102 USA

Arabidopsis VERNALIZATION2 （vrn2）, EMBRYONIC FLOWER2 （EMF2）, and FERTILIZATION-INDEPENDENT SEED2 （FIS2） are involved in vernalization-mediated flowering, vegetative development, and seed development, respectively. Together with Arabidopsis VEF-L36, they share a VEF domain that is conserved in plants and animals. To investigate the evolution of VEF-domain-containing genes （VEF genes）, we analyzed sequences related to VEF genes across land plants. To date, 24 full-length sequences from 11 angiosperm families and 54 partial sequences from another nine families were identified. The majority of the full-length sequences identified share greatest sequence similarity with and possess the same major domain structure as Arabidopsis EMF2. EMF2-1ike sequences are not only widespread among angiosperms, but are also found in genomic sequences of gymnosperms, lycophyte, and moss. No FIS2- or VEF-L36-1ike sequences were recovered from plants other than Arabidopsis, including from rice and poplar for which whole genomes have been sequenced. Phylogenetic analysis of the full-length sequences showed a high degree of amino acid sequence conservation in EMF2 homologs of closely related taxa. vrn2 homologs are recovered as a clade nested within the larger EMF2 clade. FIS2 and VEF-L36 are recovered in the vrn2 clade. vrn2 clade may have evolved from an EMF2 duplication event that occurred in the rosids prior to the divergence of the eurosid I and eurosid II lineages. We propose that dynamic changes in genome evolution contribute to the generation of the family of VEF-domain-containing genes, Phylogenetic analysis of the VEF domain alone showed that VEF sequences continue to evolve following EM F2NRN2 divergence in accordance with species relationship. Existence of EMF2-1ike sequences in animals and across land plants suggests that a prototype form of EMF2 was present prior to the divergence of the plant and animal lineages. A proposed sequence of events, based on domain organization and

关键词： VEF EMF2 FIS2 vrn2 VEF-L36 Arabidopsis PcG phylogeny evolution.

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小麦春化相关小RNA表达谱分析及光照促进春化的机理研究

小麦春化相关小RNA表达谱分析及光照促进春化的机理研究

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作者：焦义然河北科技大学

学位级别：硕士

春化作用是指植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象,冬小麦具有明显的春化特性。为了研究冬小麦春化的分子机制,一方面,利用小RNA高通量测序,检测春化前、春化2周、4周和6周时,叶片中miRNA的表达模... 详细信息

春化作用是指植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖阶段生长的现象,冬小麦具有明显的春化特性。为了研究冬小麦春化的分子机制,一方面,利用小RNA高通量测序,检测春化前、春化2周、4周和6周时,叶片中miRNA的表达模式,鉴定小麦中已知的miRNA和新的miRNA,并筛选和春化相关的小麦miRNA。结果如下:(1)根据四个时期的小麦叶片小RNA表达谱,共鉴定出已知miRNA 2393个,新的非冗余miRNA 850个。(2)相对于春化前,在已知miRNA中,上调表达的miRNA在春化2周时为11个,4周时为15个,6周时为13个,在三个时间点均上调的为17个。下调表达的miRNA在春化2周时为5个,4周时为8个,6周时为12个,在三个时间点均下调的为13个。(3)相对于春化前,在850个新miRNA中,上调表达的miRNA在春化2周时为31个,4周时为53个,6周时为39个,在三个时间点均上调的为21个。下调表达的miRNA数量在春化2周时为56个,4周时为58个,6周时为57个,在三个时间点均下调的为42个。以上结果为miRNA在小麦中的机理研究奠定了基础。另一方面,为研究春化阶段的光照对春化的影响,分别进行了暗春化(D)和长光照春化(LD)处理,然后检测了两种处理对小麦抽穗时间、株高和叶片数的影响,并检测了春化、光周期、生物钟、甲基化相关基因在两种春化条件处理下的表达模式。结果如下:(1)长光照春化条件下小麦抽穗时间比暗春化条件下提前16天,在表型叶片上长光照也比暗春化条件下多1-3片,株高方面长光照春化小麦比暗春化条件下小麦高3-5cm。(2)长光照春化条件下春化基因vrn1的表达要高于暗春化条件下的,vrn2在春化期间几乎不表达,而ODDSOC2的表达在暗春化条件下高于长光照春化条件下的。(3)光周期相关基因在长光照春化时期比在暗春化时期的表达显著提高。(4)生物钟相关基因和甲基化相关基因在长光照春化条件下比暗春化条件下表达高。以上结果为光周期调控小麦春化进程的研究提供了依据。

关键词： miRNA 春化 vrn1 vrn2 小麦

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中国小麦春化基因ZCCT-1启动子序列的多态性分析

中国小麦春化基因ZCCT-1启动子序列的多态性分析

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中国作物学会50周年庆祝会暨2011年学术年会

作者：尉倩张晓科范锋贵王轩张帆张钰玉西北农林科技大学农学院/国家小麦改良中心杨凌分中心

小麦对春化作用的反应特性决定品种的冬春习性,最终影响品种的适应性和产量,其受春化基因的控制,已明确的基因有vrn1、vrn2、vrn3和vrn4。vrn1基因编码MADS-box转录因子,受低温诱导促进开花;vrn2基因编码一类开花抑制因子,表达受低温和... 详细信息

小麦对春化作用的反应特性决定品种的冬春习性,最终影响品种的适应性和产量,其受春化基因的控制,已明确的基因有vrn1、vrn2、vrn3和vrn4。vrn1基因编码MADS-box转录因子,受低温诱导促进开花;vrn2基因编码一类开花抑制因子,表达受低温和短光日照条件抑制;vrn3基因调控vrn1表达而影响开花。vrn2编码的蛋白中含有一个锌指(Zinc finger)结构和CCT结构域,故又称为ZCCT基

关键词：小麦春化 vrn2 ZCCT-1 启动子序列多态性

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