长日照促进小麦开花过程中的早期反应基因的鉴定

长日照可以促进小麦开花，这一性状主要由PHOTOPERIOD1（PPD1）基因控制。PPD1基因突变导致小麦开花时间提前，是对干热气候的一种适应。对模式材料拟南芥和水稻的研究表明，该性状受多个遗传位点控制，因此在小麦中应该存在PPD1之外的其它调控基因。短日照生长的小麦转移至长日照生长时，通过对其转录组的高通量测序，配合基因芯片分析，可以鉴定出一批差异表达的早期反应基因。二穗短柄草（Brachypodium distachyon L.）和小麦、大麦接近，为二倍体，基因组已测序，易转化，是极好的小麦功能基因验证平台。通过在短柄草中过表达小麦候选基因，可以鉴定出一批影响开花时间的功能基因。此外通过寻找小麦差异表达基因在短柄草中的同源基因，分析其表达特性、做过表达分析和基因沉默分析，可以揭示其与开花时间的关系，为小麦方面的研究提供进一步的证据。

小麦是一种适应性很好的粮食作物，能够通过VERNALIZATION1（VRN1）、VERNALIZATION2（VRN2）和VERNALIZATION3（VRN3）等基因控制的春化作用途径和PHOTOPERIOD1（PPD1）基因控制的光周期途径，适应各种生长环境、确保开花结实成功。光周期途径中，PPD1基因在长日照条件下能够促进小麦的开花。从小麦感知长日照信号，到发生成花转变，应该涉及较多的基因，目前知道的比较清楚的仅PPD1。本项目使用光周期敏感的小麦材料红卷芒，短日照下生长然后移至长日照，分别在转移后24小时和72小时采样，进行了芯片、表达谱和小RNA高通量测序分析，希望能够获得早期反应基因的信息。芯片分析中99个基因在24小时时有显著差异，129个基因在72小时时有显著差异；表达谱高通量测序结果表明367个基因在24小时时有显著差异，726个基因在72小时时有显著差异；比较芯片和表达谱分析结果，仅10个基因在72小时时同时存在差异且表达趋势一致。对样品中的小RNA的高通量测序结果揭示了31个miRNA基因差异显著，预测了这些基因的可能的靶基因，没有发现候选靶基因与芯片或表达谱交集的现象。对差异表达基因进行了定量RT-PCR验证，约50%的基因能够获得证实。选择差异表达的miRNA基因在短柄草中进行超表达分析。目前miR156的超表达导致短柄草植株分蘖增加，节间缩短和开花延迟；这一表型与长日照时miR156表达受抑制的结果一致。