紫花苜蓿高迁移率族蛋白基因MsHMG-Y调控花期的功能分析

[目的]开花是植物营养生长转向生殖生长的重要标志,对植物的生物量有重要的影响.紫花苜蓿作为世界上最重要的饲草作物之一,其产量和品质与开花时间密切相关.紫花苜蓿的最佳刈割时期是初花期,此时产量和品质最佳.前期获得一个与花期相关的编码基因HMG-Y,通过分析其结构及表达模式,探究其在开花调控途径中的功能,为揭示开花调节机制提供理论基础.[方法]同源克隆MsHMG-Y,并对其进行多序列比对和进化树分析.利用qRT-PCR检测不同组织和不同开花时期该基因的表达水平;分析MsHMG-Y受光照、赤霉素(GA3)、水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)诱导后的表达模式;观察过表达MsHMG-Y紫花苜蓿的表型,并分析开花促进因子与抑制因子的表达水平.[结果]MsHMG-Y与蒺藜苜蓿MtHMG-Y相似性最高,亲缘关系最近.组织特异性分析显示,MsHMG-Y在花、茎、叶中均有表达,其中,在父本和母本中均为花中表达量最高,叶中表达量最低;在早花表型父本的初花期表达量最高,在晚花表型母本的花芽分化期相对表达量最高.光周期分析表明,延长光照到16 h后,MsHMG-Y表达水平下调,延长光照到28 h后,MsHMG-Y表达水平持续低于对照组,说明该基因受光诱导后下调表达.外施50 μmol·L-1 GA3、100μmol·L-1SA、100μmol·L-1MeJA后,与对照组相比,MsHMG-Y表达水平均上调,其中,GA3诱导1 h时表达量最高,为对照的3.5倍;SA诱导6 h时表达量最高,为对照的24倍;MeJA诱导3 h时表达量最高,为对照的11倍,说明该基因受3种激素诱导.表型观察发现,与对照相比,过表达MsHMG-Y紫花苜蓿开花较晚,促进开花相关基因的表达水平均下调,抑制开花相关基因的表达水平均上调,其中,表达量变化显著的有促进开花基因MsPHYA、MsGI和MsFTa1,分别降低了 4.9、3.9和2.8倍,抑制开花基因MsTEM1和MsSVP的表达量分别提高了 2.5和1.9倍.[结论]MsHMG-Y受光周期及外源激素GA3、SA和MeJA的诱导表达.MsHMG-Y对延迟苜蓿开花的调控机制有重要作用.