表观遗传调控菊花花期及其机制解析

近年来的研究表明，表观遗传对植物的生长发育具有重要的影响，对于花期也具有调控作用。目前关于多年生植物花期的表观遗传调控研究较为缺乏。本课题组首次将表观遗传学手段用于菊花花期的调控，发现DNA甲基化抑制剂处理组培阶段的菊花材料可使移栽后开花时间提前。本研究拟采用甲基化抑制剂直接处理在体材料的茎尖分生组织及采用多种试剂对多种基因型材料进行处理的方法，探讨采用表观遗传调控代替光周期诱导调控菊花花期的可能性，分析不同基因型材料处理后的表现，并对处理材料的有性与无性后代的甲基化变化与花期趋势进行研究。同时，对甲基化抑制剂处理和传统光周期诱导提前开花材料与对照的基因组甲基化情况进行对比分析，结合基因差异表达、序列分析和功能比对，解析DNA甲基化在菊花花期调节中的内在遗传机制，为采用表观遗传学手段进行菊花及其它花卉花期调控提供技术和理论依据。

建立起采用表观遗传诱导菊花提前开花的技术体系，发现甲基化抑制剂处理引起的菊花开花提前效应可以通过无性繁殖进行传递。对甲基化抑制剂处理提前开花材料基因组DNA进行了MSAP及HPLC分析，表明存在着甲基化降低现象。对MSAP差异条带进行了回收测序，采用cDNA-AFLP技术分析了处理材料的基因差异表达情况，发现了差异基因的表达，并回收了差异条带，对其序列进行了测定。对短日照处理提前开花的早花及晚花品种进行了MSAP及HPLC分析，发现短日照处理诱导菊花开花过程中，伴随着DNA甲基化的降低，这与甲基化抑制剂处理促进菊花提前开花的研究结果是一致的。对菊花光周期诱导开花过程中的关键基因FT的表达情况进行了分析，发现在诱导开花的过程中，其表达逐步增强。对DNA甲基化相关基因的表达情况分析发现，光周期诱导过程中，存在DNA甲基化相关基因表达下调的现象。实时荧光PCR结果表明，甲基化抑制剂处理材料的FT基因表达显著上调。因此提出甲基化抑制剂处理使菊花提前开花的可能分子机制：菊花中与开花诱导有关的基因存在着一定程度的甲基化，而甲基化对这些基因的表达起抑制作用，短日照处理过程DNA甲基化酶的相关基因表达下调，使其DNA甲基化降低，从而使开花诱导有关的基因表达上调，促进菊花开花。而甲基化抑制剂处理可以部分代替短日照处理，使甲基化降低，有利于开花诱导基因的表达，进而促进了开花提前。