frontiers in Plant Science | 過表達棉花GhFT1基因促進菸草植株開花、側枝生長、葉片發育和花脫落

2021-02-28 plant biology

本文2015年發表在frontiers in Plant Science本文的通訊作者是石河子大學的黃先忠教授。文章題目為Promoting flowering, lateral shoot outgrowth, leafdevelopment, and flower abscission in tobacco plants overexpressing cottonFLOWERING LOCUS T (FT)-like gene GhFT1.文章主要講述了:GhFT1在菸草中的異位過表達除了促進開花外,還促進基部的側枝生長,誘導產生更多的腋芽,改變葉片形態,增加了葉綠素含量,提高光合速率,並導致花脫落。基因表達分析表明,轉基因植株的開花相關基因表達顯著上調。在長日照條件下,GhFT1在菸草的同源基因,作為誘導開花的NtFT4表達上調,抑制開花的NtFT2和NtFT3同樣表達上調,而在短日照條件下,NtFT2和NtFT3表達下調。文章指出:異源超表達GhFT1可能會擾亂菸草FT同源基因的平衡,導致轉基因菸草表型的改變。

方法與結果:

1.  GhFT1定位與細胞質和細胞核。作者首先利用菸草順勢轉化法鑑定了GhFT1的定位,發現GhFT1定位與細胞質和細胞核中。

2.  異源超表達GhFT1使菸草提早開花,產生更多的側枝。接著作者將GhFT1在菸草中進行異源超表達,發現轉基因菸草提前開花,並且產生了更多的側枝。

3.  異源超表達GhFT1使菸草葉片變小、葉片顏色加深、葉綠素含量增加、光合速率升高。對轉基因菸草進行觀察發現,轉基因菸草的葉片更綠,葉片更小。作者就測量了葉片的葉綠素含量,結果顯示,轉基因菸草的葉片葉綠素含量較野生型更高。接著作者鑑定了菸草葉片的光合速率,結果顯示,轉基因菸草葉片的光合速率更高,作者猜想應該是為了彌補葉片面積減小而造成的損失。

4.  GhFT1的異源超表達表達導致了花的分裂異常。異源超表達GhFT1不僅產生以上表型,而且花的分裂也出現異常,轉基因菸草的花瓣過度裂開,花畸形。作者就檢測了一些成花相關基因的表達,發現這些基因的表達均上調。

5.  超表達GhFT1影響了菸草內源FT基因的穩態。作者最後檢測了菸草內源FT基因的表達水平。發現在長日照條件下,促進開花的NtFT4以及抑制開花的NtFT2和NtFT3均上調表達;而在短日照情況下,抑制開花的NtFT2和NtFT3則下調表達。作者猜測是因為超表達棉花FT使得菸草中內源的FT表達發生紊亂,從而產生了一系列的表型。

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