“桃三李四柑八年”,说的是柑橘从播种开始要经过8年左右时间才能开花结果。柑橘是我国重要的经济果树之一,而漫长的童期是妨碍柑橘遗传育种进程的重要因素。在拟南芥、葫芦和水稻等草本植物中,成花素FT蛋白(FLOWERING LOCUS T)在叶片中合成,通过韧皮部移动到顶端分生组织,诱导成花;FT蛋白甚至可以从转基因砧木传导到接穗,促进接穗提早开花。鉴于草本植物与木本植物成花习性存在较大差异,探索柑橘中FT的转运机制对缩短非转基因柑橘童期具有重要的潜在应用价值。本课题以FT转基因番茄和枳为研究材料,研究和比较了FT蛋白在草木和木本植物中的移动性和远距离发挥的作用;同时对枳FT上游抗性转录因子SAP1进行了功能鉴定,并解析柑橘中FT参与干旱响应调控开花的机制。研究的主要结果如下:1、草本来源的AtFT蛋白和木本来源的ToFT蛋白可在嫁接番茄中移动并促进接穗早花分别以枳FT基因(ToFT)和拟南芥FT基因(AtFT)超表达番茄为实验材料,进行开花表型统计分析。结果表明,ToFT和AtFTImmune trypanolysis转基因植株的开花时间显著提前。将野生型番茄接穗分别嫁接到ToFT和AtFT转基因番茄砧木上,对接穗进行开花时间统计,超表达砧木上的接穗开花时间均显著提前,表明ToFT和AtFT开花信号可在砧穗间运输并促进接穗提前开花。通过RT-PCR、活体成像系统和Western blotting实验分别对嫁接体系中的FT m RNA和FT蛋白进行检测,结果表明ToFT和AtFT以蛋白形式,而非m RNA形式在番茄砧穗间运输,且既能向形态学上端运输,也能向形态学下端运输。2、草本来源的AtFT蛋白和木本来源的ToFT蛋白可在嫁接枳中移动但不能促进接穗早花FT蛋白信号也可在枳中进行双向长距离运输。嫁接到ToFT和Ferrostatin-1抑制剂AtFT转基因枳砧木上的1.5米野生型接穗中可检测到ToFT-GFP和AtFT-GFP蛋白荧光信号;在ToFT和AtFT转基因接穗嫁接到非转基因枳砧木的根部也检测到FT蛋白荧光信号。但是,嫁接到ToFT和AtFT转基因枳砧木上的野生型接穗在两年的观察期间均未开花。进一步选择蛋白丰度无显著差异的FT转基因枳或番茄作为砧木,比较同一高度野生型接穗叶片中的AtFT和ToFT蛋白丰度,结果表selleck激酶抑制剂明,番茄接穗中的AtFT和ToFT蛋白丰度均高于枳,表明番茄材料对FT蛋白的转运能力强于枳。对内源ToFT和外源FT蛋白定量分析发现,接穗中枳内源ToFT蛋白水平显著下降,且ToFT-GFP、AtFT-GFP蛋白水平远低于转基因砧木,表明野生型接穗中总FT蛋白未能达到枳开花阈值。3、ToFT与ToFTIP在番茄中共同超表达有协同早花的效应对与ToFT互作的ToFTIP1进行生物学功能验证,发现转基因ToFTIP1番茄也提早开花。以ToFT转基因番茄为母本,ToFTIP1转基因番茄为父本进行杂交,F_1代自交后得到ToFT与ToFTIP共同超表达的F_2代(命名DF)。ToFTIP1与ToFT共同超表达的杂交后代有协同早花效应,开花时间均早于ToFT和ToFTIP1植株。嫁接结果表明,WT/DF的开花时间显著早于WT/ToFT,进一步说明ToFTIP1作为分子伴侣能够促进ToFT的移动效率从而提早开花时间。4、ToFT上游转录因子ToSAP1在干旱响应过程中的作用SAP是一类与抗逆相关的锌指蛋白转录因子,Ch IP-q PCR发现枳ToSAP1在ToFT启动子富集;在拟南芥中超表达枳ToSAP1基因可促进拟南芥早花并提高其抗旱性;相关生理指标的测定结果表明,干旱胁迫下,ToSAP1超表达柠檬叶片气孔开度显著降低,体内抗氧化物酶活显著提高;转录组测序分析表明,ToSAP1超表达植株可能通过调控脂质代谢、谷胱甘肽代谢和ABA信号转导等途径适应干旱。综上所述,在番茄和枳中,AtFT和ToFT蛋白都能在嫁接体系中双向迁移,且在同物种内转运效率无明显差异,表明FT转运系统对FT蛋白的识别在番茄和木本植物之间是保守的。然而,在木本植物枳中,FT蛋白在嫁接的野生型接穗中运输效率较低,并且抑制接穗内源ToFT蛋白表达,这可能是嫁接不能促进柑橘接穗早花的原因。野生型番茄接穗在共同超表达ToFT和ToFTIP1番茄砧木上开花时间最早,表明ToFTIP1可能促进ToFT的移动。干旱胁迫下,ToSAP1增强植株耐旱性,ToFT可以通过上游转录因子ToSAP1响应水分逆境,激活转录从而诱导成花。