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紫苏是典型的短日照作物,光周期对紫苏的生长发育及与花发育相关基因的表达有着决定性的影响。本文研究了光周期对紫苏生长发育的影响,以及一个影响花发育关键基因片段的克隆和表达。
1.紫苏出苗后,采用夜间补光的方法,研究了补光光强与补光时间对紫苏生长发育的影响。结果表明,在补光光强3000lux以内,光强越强,株高越高、叶片数越多、开花越晚;在补光时间6h以内,时间越长,花芽分化越晚。对补光越敏感的紫苏,长时间补光,开花的延迟作用效果越明显。弱补光,以及10h光照更适宜于紫苏的快速繁殖。而对于其营养生长而言,以补光光强3000lux、补光时间6h为宜,采用普通日光灯即可满足,既能节约能源,又能使紫苏营养生长适中,提高产量。
2.根据上述研究的结果,采用每天10h和16h两种光照条件对紫苏进行处理,观测光周期对紫苏生长发育的影响。结果表明:与短日照条件下的相比,长日照条件下生长的供试材料叶片数增加,叶片增大,茎增粗,植株增高,开花延迟,这些性状可以作为光周期反应敏感特性的指标。
3.经显微镜观测,紫苏的花芽分化从萼片原基形成开始,到雌蕊形成为止,持续3-4d。以该时间段的花芽为实验材料,运用RT-PCR方法,克隆得到1个445bp的LFY同源基因cDNA片段,命名为pLFY。序列分析表明:该片段与彩叶草的FLO1,花椰菜的BOFH、鼠尾草的FLOA2、拟南芥的LFY、金鱼草的FLO同源性依次为90%、67%、91%、67%、80%。利用该序列设计基因特异引物,进行3RACE,得到一个308bp的cDNA克隆。将该序列与已知序列拼接,经Blastx比对后发现它与其他物种的BOFH基因的同源性很高。
4.表达分析结果表明,pLFY基因片段在紫苏的根、茎、花瓣、幼嫩种子均表达,叶子中不表达或微弱表达。与短日照条件下的相比,长日照条下茎中的表达量较高,根与花瓣中的表达量较少。根据其表达量的不同,推测该基因片段在紫苏各组织中的表达可能受其光周期调节,其具体的调节作用还有待进一步研究。