植物开花受到光周期和温度等外界环境因素及其内在的基因调控网络的共同调节,是植物从营养生长向生殖生长转变的重要转折点。光周期即日照长短是调控水稻开花的重要因子,Hd1和Ehd1是光周期诱导水稻开花的两个关键因子。目前已经发现了Ehd1的多个调控因子;但是,调控Hd1的分子机制研究报道较少。拟南芥中FKF1参与Hd1的同源蛋白CO的调控。OsFKF1是拟南芥FKF1的同源蛋白,但是,其功能未知。本论文以水稻OsFKF1基因的T-DNA插入突变体osfkf1-1为试材,深入研究了OsFKF1的时间和空间表达模式及其编码蛋白质的亚细胞定位,揭示了OsFKF1调控水稻开花的分子机理,为实现人工调节水稻开花期和高产稳产奠定基础。本研究的主要结果如下:1.OsFKF1进化上高度保守。通过对水稻、玉米、大豆、小麦、高粱和拟南芥这些物种中的FKF1同源蛋白进行进化树分析发现:拟南芥中ZTL家族的三个蛋白之间,FKF1与ZTL和LKP2分属2个不同的分枝,亲缘关系较远;水稻中OsFKF1与Oryza sativa OsZTL1和OsZTL2也同样分属2个不同的分枝;水稻OsFKF1和拟南芥FKF1同源性较高。氨基酸序列比对结果显示:LOV、F-box和Kelch repeat这三种结构域高度保守。通过Swissmodel同源建模发现FKF1和OsFKF1的三级结构都含有相似的球状构象。2.OsFKF1可以互补拟南芥FKF1突变体的晚花表型。利用农杆菌介导的遗传转化法,我们将含有水稻OsFKF1基因的两个载体,35S:OsFKF1c-GFP和OsFKF1p:OsFKF1c-GFP转入拟南芥FKF1基因的突变体fkf1-2中。研究发现,在长日照条件下,转基因株系的开花期与WT相似;但是,早于fkf1-2突变体。分子水平检测的结果发现,转基因株系中开花促进因子FT、SOC1与CO的表达水平与WT相似;但是,高于fkf1-2突变体。这些结果表明,OsFKF1可以互补拟南芥fkf1-2突变体的晚花表型,说明水稻OsFKF1和拟南芥中FKF1具有相似的功能,即功能保守。3.OsFKF1基因的表达存在一定的时空特异性。在不同品种的不同组织器官中的表达分析表明,OsFKF1在植株各个器官都有表达,而且在叶片中表达量最高;GUS染色结果发现,在叶片、叶鞘、茎、根、种子和小穗中都有表达,而且维管系统表达比较高。在水稻的不同生长发育时期内,OsFKF1表达呈现先上升后下降的趋势。此外,OsFKF1的表达受到生物钟调控,具有昼夜节律性,傍晚时达到高峰。4.OsFKF1蛋白质定位在细胞核和细胞质中。利用35S:OsFKF1c-GFP转入拟南芥fkf1-2突变体的转基因材料进行OsFKF1的亚细胞定位,结果表明,OsFKF1定位在细胞核和细胞质中。5.OsFKF1是水稻开花的正向调节因子。在不同的光周期条件下,水稻OsFKF1的T-DNA插入突变体osfkf1-1延迟开花,而出叶速度与野生型并无显著差异。OsFKF1基因功能缺失造成植株晚花,是由于营养生长向生殖生长的时期转换延迟的结果。OsFKF1是水稻开花的促进因子。6.OsFKF1通过调控成花素等基因的表达调节水稻开花。长短日照条件下,基因表达分析结果表明:突变体中成花素基因Hd3a和RFT1表达水平降低;Hd1表达高峰延迟出现,Hd1上游基因OsGI的表达没有变化;Ehd1表达水平降低,Ehd1上游的转录抑制因子Ghd7表达水平上调,其他的Ehd1上游调控因子Ehd2、OsLFL1等有所变化。因此,OsFKF1通过调节Hd1和Ehd1等多个调节因子,进而促进成花素基因Hd3a和RFT1的转录,从而促进开花。7.OsFKF1通过与Hd1和OsGI相互作用调控水稻开花。酵母双杂交试验结果表明:OsFKF1与Hd1可以相互作用,而且作用区域主要发生在Hd1蛋白含有B-Box的N端,但是这种作用比较弱;OsFKF1与OsGI也可以相互作用,主要作用区域位于OsGI蛋白的N端(1-398 aa)。鉴于这些蛋白存在微弱的自激活效应,后期我们设计了其他的试验进行验证。综上,本论文为人工调节水稻开花期提供了一定的理论基础。