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氮素营养调控拟南芥开花诱导相关基因表达的研究

张友润  
【摘要】:开花是植物生命周期中的关键环节,近年来,通过对模式植物拟南芥开花诱导的研究,探明了控制植物开花诱导的4条主要途径:光周期途径、春化途径、自主途径和GA途径。植物的开花诱导除了受自身的遗传因子调控以外,还受其它一些环境因子的影响,比如外界养分条件、水分状况等等。氮是植物生长所必需的营养元素,是否会在转录水平上调控开花途径中相关基因的表达,从而抑制或促进植物开花,相关研究尚未见报道。因此,本研究以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为试验材料,通过荧光定量PCR研究不同氮素水平和不同氮素形态处理下,拟南芥开花诱导相关基因CO、FLC、SOC1和FT的表达量,从而揭示氮素营养调控植物成花的分子机制。本研究主要取得以下结果: (1)以正常供氮水平4.25 mM NO3--N为对照,0.425 mM NO3--N为低氮处理,8.5 mM NO3--N为高氮处理对拟南芥进行开花诱导相关基因表达影响的蛭石培养试验。结果表明,低氮处理的开花时间明显晚于对照和高氮处理。进一步分析调控拟南芥开花诱导相关基因的表达量,发现正常供氮水平下,CO表达量明显高于低氮处理,FLC的表达量显著低于低氮处理;SOC1和FT的表达量显著高于低氮处理。这说明低氮胁迫降低了促进开花的相关基因CO、SOC1和FT的表达,增强了抑制开花的相关基因FLC的表达,最终抑制了开花综合效应基因SOC1和FT的表达,从而延缓了拟南芥开花的时间。 (2)在4.25 mM N的供氮水平下,分别以100%硝态氮、50%硝态氮+50%铵态氮和100%铵态氮3种形态氮源对拟南芥进行开花诱导相关基因表达影响的蛭石培养试验。结果表明,硝态氮处理的拟南芥开花最早,铵态氮处理的拟南芥开花最晚;调控拟南芥开花诱导的相关基因表达量在3种氮源处理间具有明显差异,硝态氮处理的CO表达量明显高铵态氮处理;SOC1的表达量在铵态氮处理下最低,硝态氮处理下最高,而硝铵对半处理的居于两者之间;FT在三种氮源处理间的表达没有差异。这说明铵态氮同样会降低促进开花的相关基因CO和SOC1的表达。虽然铵态氮的处理不影响FT的表达,但是最终抑制了开花综合效应基因的表达,最终导致拟南芥开花时间延迟。


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