植物LFY基因的研究进展

LFY基因在植物花分生组织形成中处于关键位置，维持花分生组织的正常功能、花启动，防止花分生组织的逆转。LFY基因需要其他成花基因相互作用，构成一个基因调控网络，其中任一基因的失活，其功能都会被其他基因部分补偿。LFY基因的表达除受碳源、植物激素等因子影响外，还受其他诸多因素的影响。文章就国内外对LFY基因及其同源基因的一些研究进展进行了综述，重点介绍了该基因在植物花发育中的功能、表达及其影响因子，同时展望其应用前景。     

大白菜开花基因 LFY的克隆及dsRNA抑制载体的构建

以中国大白菜花蕾为材料,通过RT-PCR方法,参照GeneBank公布的序列克隆了Leafy(简称LFY)基因片段,测序分析结果表明,该基因与国外已经报道的序列具有94％的同源性。将此序列以相反方向插入到植物表达载体pROK2 35S启动子之间,并在2反向重复片段之间插入小麦乙酰辅酶A羧化酶的第20内舍子,从而构建了dsRNA抑制双元载体,该载体的构建为通过农杆菌介导转化大白菜进而解决早春扣反季栽培大白菜的先期抽薹问题创造了条件。     

LFY基因双T-DNA植物表达载体的构建

LFY基因是从从野生型拟南芥中克隆出的一个与调控花分生组织启动相关的基因,它有促进植物提早开花的作用。用PCR方法从克隆载体上扩增出LFY基因并在两端添加XhoⅠ酶切位点,将其连接在用XhoⅠ切除了hyg基因的pCAMBIA1301表达载体上,得到去除选择标记的LFY基因植物表达载pCAM-BIA1301-LFY。质粒pCAMBIA1301经HindⅡ/EcoRⅠ双酶切补平自连后得到去除多克隆位点的质粒pCAMBIA1301-,再经SacII/SphI双酶切后插入到经SacⅡ酶切的pCAMBIA1301-LFY中。建成双T-DNA植物表达载体pCAMBIA1301-LFY-hyg-,经酶切鉴定证明了所构建载体的正确性。将此双T-DNA载体用农杆菌介导法转化菊花叶片,期望得到无选择标记含LFY基因的转基因菊花。     

根癌农杆菌介导LFY基因转化苹果的研究

将苹果杂交种（长富2号×新红星）种子打破休眠,经消毒处理后接种在MS培养基上获得无菌组培苗。以组培苗叶片为试材,通过不同激素组合试验,获得了适宜植株再生的培养基MS＋NAA 0.4 mg/L＋TDZ 2.0 mg/L。利用含LFY基因的根癌农杆菌EHA105转化苹果叶片,得到转LFY基因的阳性植株,经PCR和RT-PCR检测,有2株出现特异性条带,证明该基因已经整合到苹果基因组中。     

山核桃miR169克隆及功能分析

为探究山核桃miR169(cca-miR169)序列特征及功能,本研究利用生物信息学及分子生物学方法对山核桃中miR169进行分析。通过构建miR169系统进化树发现,双子叶植物和单子叶植物明显的分布在2个支上,且cca-miR169聚类在双子叶分支上;序列分析表明,miR169在双子叶植物上的保守性大于单子叶植物。通过在线预测网站在拟南芥数据库和山核桃转录组数据库中对ccamiR169进行靶基因预测,在2物种中分别获得4个和3个靶基因,且AT2 G41820与Unigene17062为同源基因;表达分析表明,AT2G41820与Unigene17062在花发育时期表达量均呈下降趋势。在拟南芥中过表达cca-miR169发现,转基因植株开花较野生型提前4 d。对转基因植株及野生型植株中开花相关基因进行qRT-PCR分析,结果表明,开花促进因子LFY基因在转基因植株中表达量明显上调。cca-miR169具有较强的序列保守性,在拟南芥中过表达cca-miR169能够促进拟南芥提前开花,表明cca-miR169在山核桃中通过作用下游基因可以调节植物花发育。本研究结果为进一阐明山核桃成花调控机制提供了试验依据。     

拟南芥lfy 突变体表型及氨基酸序列突变位点分析

LFY(LEAFY)及其同源基因是控制高等植物从营养生长向生殖生长转变的重要基因,对这些基因进行深入研 究具有缩短林木幼龄期和改良花卉花期的实际应用价值。为了深入研究LFY 氨基酸序列变化对其功能的影响,本 研究以lfy2 和lfy5 为材料分析了这2 个突变体表型变异及突变位点的特点。表型观察表明:虽然lfy2 和lfy5 属于 不同的生态型,但是表型变异类似;lfy 突变体花期比野生型推迟14 d,茎生叶和次生枝的数目增多,花器官缺失并 且被同源异型化。序列分析发现:lfy2 的LFY 氨基酸序列中只发生了P236L 位点变异,lfy5 的LFY 氨基酸序列中 发生变异的位点为F42L、V209A 和P236L,其中F42L 和V209A 是非保守位点变异。Q-PCR 结果显示:lfy2 的花序 中TFL1 和FLC 表达上调,FT 和AP2 表达下降,AP1、AP3、AG 几乎没有表达。这些结果表明,由于LFY-C 端结构域 内236 位氨基酸发生突变引起LFY 功能缺失,导致了lfy2 和lfy5 表型变异。      

光皮桦LFY同源基因的克隆及表达分析

以珍贵用材树种光皮桦（Betula luminifera）为材料,采用同源克隆与RACE的方法,克隆获得LFY同源基因,命名为BlLFY（GenBank号：KP970616）。BlLFY基因cDNA全长1 305 bp,开放阅读框（ORF）长1 212 bp,编码403个氨基酸。基因结构分析显示,BlLFY基因具有2个内含子和3个外显子,与其它植物同源基因具有一致的基因结构。多序列比对和系统进化分析表明,BlLFY基因编码蛋白具有典型的N-domain和C-domain,与板栗（Castanea mollissima）及核桃（Juglans regia）等木本植物的LFY具有最高的同源性和进化关系。进一步的表达模式分析结果表明,BlLFY基因在光皮桦植株进入成年期时表达水平最高,在开花植株的营养器官和生殖器官中均有表达,且贯穿雌、雄花序发育的整个过程,但在雌花序中的表达明显高于雄花序,说明BlLFY基因可能与花期转换和花器官的发育有关,但在雌、雄花序发育过程中的调控作用可能不同。     

甘蓝LFY基因的克隆及序列分析

以甘蓝ZQ启动抽薹的茎尖为材料,分别提取DNA和RNA,以两对引物扩增并序列拼接得到甘蓝LFYZQ基因DNA序列和cDNA完整编码区,长度分别为2 560、1 239 bp,与花椰菜、拟南芥、芥菜和萝卜同源性分别达到91 %、87 %、86 %、87 %。该基因含有3个外显子（452、394、393 bp）和2个内含子（514、807 bp）,共编码412个氨基酸,内含子剪接位点均符合经典GT-AG法则。将LFYZQ与网上公布的12种十字花科植物LFY氨基酸序列按分子进化分成两类：甘蓝LFYZQ与花椰菜以及Jonopsidium属植物Jonopsidium acaule这3个分为一类;其余10种植物分为第二大类。LFYZQ蛋白分子量为46 kD,是一个不稳定的疏水蛋白,存在N-十四（烷）酰化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、酰胺化位点共4种活性位点。