芒果FT基因在成花过程中的分子机制研究

Plants flowering regulation is currently a hotspot of research topic. The FLOWERING LOCUS T（FT）gene is located in the key position of flower regulation, which is the key promoter of flowering in plants. Mango（Mangifera indica L.）is one of the most important economic fruit trees in the subtropical region. In our preliminary study, three full-length FT homologous genes were obtained from the transcriptome data of mango samples which collected at different flowering development stages. The expression patterns of these genes showed closely related to mango flowering. However, the flowering characteristics of mango were significantly different from that of the model plant Arabidopsis. How did the role and function of this three FT genes in the process of mango flowering? The molecular mechanism is not clear and necessary to be further studying. We will focus on the expression pattern and function analysis the three FT genes in mango based on our previous studies. Clarify the function of the three FT genes during mango flowering and obtained the key flowering gene. Identified the main cis-acting element function of the key FT gene by truncated promoter activity analysis. Screening and identification the interaction protein by using yeast hybrid systems. Furthermore, we will analysis the relationship between these interaction proteins and mango flowering. The goal of this project was to investigate the function and regulation mechanism of FT gene in the reproductive growth process of mango. The results of this project will provide theory basis for mango flowering regulation and enrich plant flowering regulation theory.

植物成花调控是当前国内外研究的热点课题，FLOWERING LOCUS T（FT）基因位于成花调控的关键位置，是植物成花的关键促进因子。芒果是亚热带地区重要的经济果树之一。前期研究中，我们从芒果成花不同发育时期的转录组数据中挖掘获得3个FT同源基因，这3个FT基因的表达模式与芒果成花密切相关。由于芒果的成花特性与模式植物拟南芥存在明显差异，FT基因是如何调控芒果成花的呢？其分子机制尚不清楚。本项目拟在前期研究的基础上，通过基因表达模式和转基因功能分析，探明3个FT基因在芒果成花中的功能，明确芒果成花的关键FT基因，通过关键FT基因启动子截短体活性分析，鉴定启动子主要顺式作用元件的功能，通过酵母杂交等技术筛选和鉴定FT基因的互作蛋白，并分析这些互作蛋白与芒果成花的关系，以期阐明芒果FT基因在成花过程中的功能和调控机制。项目的实施将为芒果花期调控提供理论依据，丰富植物成花调控理论。

开花是芒果生产中最为重要的环节之一，芒果开花非常复杂，受到内源和外源信号的共同调控。研究表明成花素蛋白FT是植物成花过程中最为关键的基因之一。因此本项目对芒果FT基因的功能与互作网络进行了研究。通过项目实施，获得的结果如下：（1）明确了芒果有5个MiFTs同源基因，命名为MiFT1a、MiFT1b、MiFT2、MiFT4和MiFT3；表达模式分析显示，MiFT1a、MiFT1b和MiFT2在叶片和茎中高度表达，MiFT3基因在幼胚中具有极高的表达量，且随着种子萌发表达量逐渐降低，MiFT4是在成熟的胚中表达水平最高；MiFTs基因在在春季花期具有表达高峰，在炎热的夏季也出现第二个表达高峰，这与四季蜜芒的开花特性吻合；同时MiFTs的表达被赤霉素、调环酸钙、多效唑和逆境胁迫处理的诱导。（2）MiFT1a存在一个串联重复的序列，编码区完全一样，但启动子序列差异，启动子被命名为PMiFT1a1和 PMiFT1a2。启动子序列分析显示，MiFTs的启动子序列中包含多个与植物生长发育、激素响应、CArG box结合位点和逆境响应的元件。将MiFTs的启动子转入拟南芥中，转录活性分析显示，除PMiFT4的转录活性较低外，其余5个启动子在叶和茎中的转录活性很高，另外PMiFT3启动子在各个组织各个时期中均具有很高的转录组活性。另外MiFTs启动子可以被赤霉素、多效唑、调环酸钙、低温或高温诱导。（3）MiFTs转基因功能分析显示，5个MiFTs基因在长日照、短日照和不同温度条件下均能够显著促进成花，其促进成花的效果MiFT1a、MiFT1b、MiFT2、MiFT3和MiFT4依次减弱；MiFTs转基因还提高赤霉素、多效唑、调环酸钙和ABA处理下植株的根长。另外MiFT2提高植株对干旱胁迫的抗性，而MiFT3和MiFT4同时提高转基因植株对干旱和盐胁迫的抗性。（4）通过酵母双杂和BiFC技术，明确了MiFTs可以与MiFD、Mi14-3-3s和多个逆境胁迫蛋白互作。通过酵母单杂交技术，明确了上游MiFLC和MiSVPs基因可以直接作用到MiFTs基因启动子上的CArG box结合位点。本项目初步明确了MiFTs基因在调控成花方面的作用，同时发现其还参与了逆境胁迫应答，初步构建了芒果MiFT基因的互作调控网络。为后续调控芒果成花提供理论依据。