拟南芥LEAFY基因转录的选择性剪接研究

开花过程中的基因表达及调控机制已成为近年来植物生殖发育研究的热点。LEAFY基因作为花分生组织特性基因，处于花发育调控网络的关键位置，被认为是很多植物由营养生长向生殖生长转变的主要调控因子之一。真核生物基因的选择性剪接极大地丰富了基因表达产物的多样性和基因表达的复杂程度，而成花过程则恰恰是选择性剪接等调控机制的有机组合和协调作用。本项目将对成花调控基因LEAFY在不同生长发育时期、不同部位的选择性剪接产物的数量和结构特征展开研究，并将不同的转录产物分别转化野生型及LEAFY基因突变型的拟南芥，探讨其具体功能以及对植物成花调控的作用。同时在此基础上，将不同的转录产物转化观赏植物切花菊，研究LEAFY基因在异源植物中的成花调控作用。通过综合比较分析，拟初步揭示LFY基因的选择性剪接与拟南芥成花调控的相互关系及其可能存在的作用机制，并为进一步研究选择性剪接的信号传导机制奠定基础。

开花过程（即成花）在相当的程度上决定着繁育是否成功，是高等植物最关键的生命时期之一。而LFY基因是目前研究得比较深入的成花相关基因之一。LFY基因作为花分生组织特性基因，被认为是很多植物由营养生长向生殖生长转变的主要调控因子之一。.已有研究表明，成花过程是选择性剪接等调控机制的有机组合和协调作用，因此，成花过程中涉及的选择性剪接成为一个重要的研究部分。.本研究进行了成花调控基因LFY的表达分析，及其可能的选择性剪接研究，并通过基因转移，对LFY基因选择性剪接产物开展了初步的功能验证。主要研究结果如下：.1.1用RT-PCR法克隆获得了LFY基因的3个转录本cDNA，即1275 bp片段、1263 bp和1239 bp片段。序列分析结果表明，1263 bp片段包含了完整的编码序列，LFY 1239缺失了第一外显子靠近3’端的36 bp片段。1275 bp片段除包含除完整的编码序列外，在第一外显子和第二外显子间还保留了第一内含子3’末端12bp序列。这3种长度的cDNA分别代表了存在的三种选择性剪接转录本。.1.2差异表达分析表明在营养生长期拟南芥莲座叶中包含了三种转录本，而在开花期的花器官和莲座叶中只包含两种（LFY1263，LFY1275）。LFY1275和LFY1263在营养生长期和开花期均存在，两转录本在不同时期莲座叶中的相对比例较稳定，在花器官中LFY 1275相对于LFY 1263的比例却有所增加。.1.3利用上述的3种转录本 cDNA构建了植物组成型表达载体，转入根癌农杆菌GV3101菌株，分别遗传转化拟南芥开花突变株（CS6278, ABRC）、多头切花菊“绿宝石”品种无菌苗材料，结果表明，LFY 1275和LFY 1263均能互补突变体表型，完全恢复或部分恢复植株开花，但LFY 1239转化子不能恢复突变表型，说明转录本LFY 1239编码的LFY蛋白质因在N末端缺失了GTHHALDALSQE这12个氨基酸残基序列，从而丧失了该蛋白的活性，成为一个无功能的表达产物；而对切花菊的转化结果，虽最终未获得提前开花的转化植株，但部分转化植株出现分枝的主茎、侧芽的提早分化生长，这在一定程度上揭示了LFY 1275和LFY 1263均可能有助于菊花从营养生长提前转向生殖生长。