短日照诱导矮牵牛花器官变异的表达差异基因及其功能解析

项目将利用本课题组通过短日照（9hr）诱导获得的一种新型矮牵牛变异花，与正常花一起构建短日照诱导花器官变异表达的差减cDNA文库；通过cDNA宏阵列差异筛选cDNA文库，对差异表达的重组克隆进行测序，用BLAST软件在GenBank中进行核酸和蛋白质同源性的比较和功能分析；采用RACE的方法获得全长的目的基因，构建候选基因的正义、RNAi载体，分别对矮牵牛进行遗传转化，以期证明短日照诱导的特异基因表达,从而认识短日照对矮牵牛花发育基因表达的影响。项目的实施将从分子水平上对短日照诱导矮牵牛变异花发生的机理进行探讨，丰富非生物信号转导的植物基因表达调控理论，增进对植物花发育调控网络的认识；项目的实施还将获得新的花发育基因，并通过遗传转化获得环境适应能力更强的矮牵牛新品种，从而在花卉的品质改良方面开辟新的途径。

花朵败育是自然界中存在的一种奇特的现象。本课题组通过对‘幻想’矮牵牛进行短日照诱导，确定了9/16h光周期和23/18℃温周期下可以稳定产生花器官变异进而败育的花朵。.为探索败育花产生的机理，我们采用抑制消减杂交（SSH）的方法构建了败育花与正常花的正、反向文库，结合斑点杂交，对其中的912个阳性克隆成功进行了分离和测序，共鉴定出288条非冗余的ESTs序列。通过Blast2GO软件进行系统定义：正向库和反向库中的ESTs均定位于11类细胞组分中，均以细胞膜和线粒体中较多，而正向库中以叶绿体为最多；正向库和反向库中的ESTs分别具备16类和15类分子功能，均有超过60%的ESTs分别具备催化活性和结合活性；正向库和反向库中的ESTs均参与6类生物学过程，依主次均为代谢过程、细胞加工及应答反应。此外， KEGG软件分析表明，正向库和反向库分别涉及38条和50条代谢途径。.结合败育花的诱导及其表型特征，我们选取了BLAST注释中与抗逆、能量传递及花发育相关的55条ESTs，通过半定量分析选出21条在败育花和正常花中表达量差异极为明显的序列。进一步通过实时定量PCR比较候选基因在正常花芽不同发育时期以及不同组织的表达情况，找到9个在表达时期或表达部位上存在特异性的目的基因。通过扩增，成功克隆出7条目的基因的全长序列，对其同源性进行了比对，并克隆了一个候选基因的启动子，目前已完成4个超表载体和5个干涉载体的构建。.为保存材料及开展遗传转化工作，我们建立了‘幻想’矮牵牛的高效遗传转化受体再生体系，以叶片作为外植体，对其暗培时间、出芽和生根培养基的生长素种类及浓度、筛选抗生素和抑菌抗生素的浓度进行了优化。.构建好的超表载体和干涉载体均已分别转化了烟草和矮牵牛。目前全部转化植株均已下地，其中一个目的基因转化烟草的T0代株系已开花，通过扫描电镜观察发现其表现出明显的花粉败育表型，与短日照诱导野生型植株的败育花中花粉败育的现象较为相似。更多目的基因的全长克隆、载体构建、遗传转化，T0代表型的半薄切片鉴定，及T1代植株的培育、观测等工作仍在继续。.此外，我们正在开展短日照下败育花与正常花的代谢组学分析，目前已经通过GC-MS测定得到各样本的总离子流色谱图，相关组分的鉴定与含量的比较正在进行中。无目标代谢物分析的结果将与SSH的结果进行整合，以更全面地诠释短日照条件下败育花产生的机理。