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植物通过响应外部刺激或内部信号来调节发育过程。研究表明模式植物拟南芥存在两条主要的开花促进途径,即光周期和春化途径,它们是对环境条件发生反应而导致开花发生,这些途径调控植物由营养生长向生殖生长发育阶段转化。春化作用通过响应较长时间的低温处理来促进开花,这种现象尤其是在冬性植物中普遍存在。春化作用长时间以来被认为是开花转化过程中的关键程序。对春化作用发生响应的部位是茎端分生组织,当低温处理积累到一定程度后,植物即可通过春化作用,便导致程序性的开花。 早熟突变体8810是早麦1号经ZDM(正定霉素)诱变筛选选的一个开花和熟期提前的一个突变体,该突变体要比早麦1号提前开花4-5d,为了研究这个突变体的开花和早熟机理,我们选择了Genebank登录的冬小麦春化开花途径中的一个关键基因VRN1,对它在中国春,早麦1号和早熟突变体中的表达差异进行研究。 VRN1基因是一个经春化诱导后才表达的基因,在冬小麦中VRN1基因编码一个MADS功能域蛋白,并能促进开花。本研究通过Genebank登录的VRN1序列设计引物,利用RT-PCR技术从冬小麦(早麦1号及其早熟突变体8810)中克隆获得了VRN1基因表达序列,该基因完整的ORF框包含735bp,编码245个氨基酸。经在GENEBANK核酸数据库中检索比对,该cDNA所编码的蛋白与大麦、毒麦、多年生黑麦草、水稻、玉米和麻竹等植物的MADS功能域蛋白有很高的同源性,分别达到96.3%、89.0%、88.6%、82.9%、81.3%和86.6%;拟南芥中虽然也有具相同功能的基因,然而它们之间的同源性却很低。用DNASTAR软件将从早麦1号及其突变体中克隆的VRN1基因做序列分析,发现他们的DNA序列虽然有差异,然而其蛋白序列并没有差异,说明了它的调控机制是翻译前水平。 为了进一步研究VRN1基因的表达水平与春化和开花的关系,本研究对春小麦中国春、冬小麦早麦1号及其早熟突变体8810分别进行了不同时间的春化处理,然后利用Northern杂交的方法对它们的基因表达情况进行了研究。结果表明,该基因在中国春中是组成型表达,并且受春化处理后其表达量有明显的增加;在冬小麦中该基因受春化诱导后才表达,并且在早熟突变体中春化处理8天后VRN1就已经开始表达,而早麦1号在春化处理14天以后才开始表达。在春化处理8、14、21、35天的情况下,中国春、早麦1号及其突变体的VRN1表达量都逐渐增加,早熟突变体的VRN1的提前表达可能是它开花提前并最终导致早熟的主要原因之一。