普通小麦春化基因克隆与表达特性的分析论文

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1、普通小麦春化基因的克隆和表达特性分析摘要小麦的春化特性是决定小麦种植区划、引种用种及栽培技术的重要因素之一，小麦品种冬春性的强弱直接影响到小麦的穗分化进程及其对低温冻害的耐受能力，开展小麦春化分子调控机理的研究具有重要的理论和实践意义。本研究以具有不同春化特性的9个代表性小麦品种为试验材料，系统分析了它们的发育特性、春化基因组成及表达特性，主要研究结果如下：1、小麦春化基因隙?、7：z的组成与春化发育特性在供试的9个品种中，低温春化处理在不同程度上均可缩短小麦的幼穗分化进程和苗穗期，且小麦品种的春性越强，其对低温的敏感性越低，冬性越强则对低温春化的

2、敏感性越高。在不同低温春化处理条件下，辽春10号(Vrn-A1，Vrn-B1，Vrn-D1)和新春2号(Vrn-A1，vrn-B1，vrn-D1)苗穗期的变异系数在5％以下，为春性品种，辽春10号的春性最强；豫麦18(vrn-A1，vrn-B1，Vrn-D1)和郑麦9023(vrn-A1，Vrn-B1，vrn-D1)苗穗期的变异系数在5％～10％以下，为弱春性品种；周麦18(vrn-A1，vrn-B1，vrn-D1)和豫麦49—198(vrn-A』，vrn-B1，vrn-D1)苗穗期的变异系数在20％,-,-24％之间，为半冬性品种；京841(vr

3、n-A1，vm-B1，vrn-D1)新冬18(vrn-A1，Vrn-B1，vrn-D1)和肥麦(vrn-A1，v朋一B1，vrn-D1)苗穗期的变异系数在25％～32％之间，为冬性品种，肥麦的冬性最强。通过基因组特异性PCR鉴定及序列分析，小麦品种的春化发育特性与春化基因Vrnl的显隐性组成密切相关，当Vrn-A1、矽锄名，和胁国J『均为显性时，品种的春化发育特性为强春性，低温春化效应极低；当Vrn-A1、Vrn．B1和Vrn-D1为隐性时，品种的春化发育特性为半冬性到强冬性，低温春化效应从弱到强；当Vrn-A1或Vrn-B1或Vrn-D1为显性时

4、，品种的春化发育特性为春性，Vrnl显性基因的春性效应表现为Vrn-Al>Vrn一口J>跏2DJ的趋势，与品种的春性强弱趋势表现一致。2、小麦春化基因凇Ⅳ7的克隆和表达特性通过PCR特异扩增技术克隆了春化基因VRNl的cDNA片段，序列分析显示该基因的A、B和D等位基因间有差异，B和D基因组差异较小，A基因组与B和D基因组差异较大；VRNl基因在不同品种间差异较小，其序列有较高的保守性。通过特异性半定量RT．PCR技术对VRNl的三个等位基因的表达特性分析显示，强春性品种(辽春10号)的3个等位基因在1叶期(圆锥期)就有较低水平的表达，从3叶期(二

5、棱期)开始保持高水平表达至开花期；春性品种新春2号、弱春性品种豫麦18和郑麦9023中，均有一个显性等位基因(分别为Vrn-A1、玢咒∞』和VRN-BI)在1叶期(圆锥期)就启动表达，而另外两个等位基因的表达则较滞后，这与其基因组成(分别为Vrn-Alvrn-Blvrn-D1、vrn-Alvrn-B1Vrn-D1和vrn-A1Vrn-Blvrn-D1)相一致；在半冬性(周麦18和豫麦49．198)和冬性品种(京841和肥麦)中，三个等位基因均对低温春化高度敏感，低温春化的诱导效应具有vrn-Al>vrn．Bl>vrn-D1的趋势。结果表明，VRNl

6、基因的表达启动与等位基因的显隐性组成普通小麦春化基因的克隆和表达特性分析密切相关，显性等位基因的表达启动较早，而隐性等位基因则较滞后；低温春化能够诱导VRNl的表达；在通过春化阶段后VRNl维持高水平的表达，并一直持续至开花期。3、小麦春化基因咫7、2的克隆和表达特性通过PCR特异扩增技术克隆了春化基因VRN2的两个成员ZCCTl和ZCCT2，序列分析显示该基因可编码包含CCT结构域的功能蛋白，基因组结构分析发现该基因包含1个1249bp"-'1449bp的内含子。表达特性分析显示，在强春性品种辽春10号中未检测到其表达；在春性品种新春2号、弱春性

7、品种豫麦18和郑麦9023中，只有1叶期(圆锥期)有表达；在其它检测的半冬性和冬性品种中，VRN2基因的表达与VRNl的表达互为消长，即在通过春化阶段以前表达，而在通过春阶段后则停止表达，停止表达时间与幼穗发育通过二棱期一致；VRN2基因的表达受低温春化的抑制，因此在普通小麦中，不需要春化(强春性品种)或当春化发育阶段(春性、冬性品种)通过时，该基因即不表达或表达量极低。4、小麦春化基因脉Ⅳ罗的序列特征和表达特性对VRN3基因的克隆和序列分析显示，该基因在普通小麦中至少存在3个成员：其cDNA序列分析显示该基因编码的蛋白属于磷脂结合蛋白(phosp

8、holipid—bindingproteins)家族成员，基因组结构分析显示，该基因包含2个内含子，且内含子序列在品种间存