摘 要

很多年来，植物学家一直在研究这样一个问题，诱导植物开花的因子有哪些，调控开花的信号途径有哪些。随着人们对开花机制的深入了解以及分子生物学技术的不断发展，成花素学说逐渐被人们所认可，而FT基因是光周期途径植物开花时间决定的关键基因，它所编码的蛋白质产物是可以长距离运输的成花激素，因此，如何更好的认识FT基花在花发育转化中的作用，将FT基因家族成员克隆并进行生物信息学分析尤为重要.

本研究利用生物信息学手段搜索欧洲黑杨FT基因家族成员cDNA序列，通过序列保守性比对，设计引物，PCR扩增和测序，获得了5个小叶杨FT基因家族成员片段，并加以生物信息学分析,这对后期进一步克隆其基因全长，构建表达载体和植物遗传转化提供基础。

关键词：杨树；FT基因家族；基因克隆；生物信息学分析

FT gene family cloning of Populus simonii and bioinformatics analysis

ABSTRACT

For many years, botanists have been researching such a question that what are the factors could inducing plants flowering and what the signal pathways could regulate flowering. With the development of people's understanding of the blooming mechanism and molecular biology techniques, florigen doctrine gradually been recognized by people. FT gene is a key gene which can decide flowering time in Photoperiod pathway. FT protein as a florigen can be transported over long distances. So, it is particularly important to clone the FT gene family and make bioinformatics analysis for how we can have a better understanding about flower development transformation of FT gene family.

This study searched DNA sequence of the member of Populus nigra FT gene family by bioinformatics technique, and designed primers for amplifying FT conserved segments according to conservation alignment results. After PCR amplification and sequencing, we got 5 FT gene segments family members of Populus simonii and did some bioinformatics analysis. It’s the basis of cloning the gene’s full-length, constructing expression vector and genetic transformation in plants latter.

Key words：；Populus ；FT gene family；gene cloning；bioinformatics analysis

小叶杨FT基因家族成员克隆与生物信息学分析 2

1 文献综述 - 1 -

1.1 植物FT基因家族的研究状况 - 1 -

1.1.1 成花素学说的产生 - 1 -

1.1.2 FT基因家族的结构 - 1 -

1.1.3 FT基因诱导开花机制 - 2 -

1.1.4 FT蛋白长距离运输分子机制 - 2 -

1.2 控制开花途径 - 3 -

1.2.1 光周期途径 - 3 -

1.2.2 自主途径 - 4 -

1.2.3 春化途径 - 4 -

1.2.4 赤霉素途径 - 5 -

1.3 FT基因的克隆方法与步骤 - 5 -

1.4本研究的目的与意义 - 6 -

2 小叶杨FT基因同源克隆 - 7 -

2.1 实验材料与仪器 - 7 -

2.1.1 实验材料 - 7 -

2.1.2 实验仪器 - 7 -

2.2实验方法与步骤 - 7 -

2.2.1小叶杨RNA的提取（CTAB法） - 7 -

2.2.2 DNA酶处理纯化RNA - 8 -

2.2.3 RT-PCR - 8 -

2.2.4引物设计 - 9 -

2.2.5 PCR - 9 -

2.2.6. 切胶回收连T载体： - 9 -

2.2.7.大肠杆菌感受态细胞的制备 - 10 -

2.2.8. TOP10转化质粒： - 10 -

2.2.9菌液PCR检测 - 10 -

2.2.10 序列分析 - 11 -

3.实验结果 - 12-

3.1 RNA提取 - 12 -

3.2实验中引物设计 - 12 -

3.3小叶杨FT基因的同源克隆 - 13-

3.4同源序列比较 - 15-

3.5进化树构建 - 20-

结论 - 22 -

致 谢 - 23 -

参考文献 - 25-

1 文献综述

1.1 植物FT基因家族的研究状况

1.1.1 成花素学说的产生

在揭示植物开花时间调控这一复杂问题的过程中,植物学家们曾提出了3个假说：①成花素学说 ②营养物质转移假说 ③多因子控制模型，1880年，植物学家Sachs提出：植物在营养生长过程中，叶片在合成碳水化合物和含氮化合物的同时，也同时合成一种成长激素，称为成花素。当成花素达到一定浓度时，可以诱导碳水化合物贮藏在生长点细胞中，引起变质，形成花芽，这就是成花素学说。经过长期的研究结果以及植物嫁接实验的证明，进一步证明了这个假说。研究者将接受过光周期诱导而能够开花的植株与没有接受过光周期诱导而本不能开花的植株嫁接,结果发现那些没有经过光周期诱导的植株形成了花器官。这说明开花信号可以通过嫁接结合部到达未经光周期诱导的茎顶端，人们一直想从植物中分离成花素，但是一直都没有被分离出来，因此，成花素当时只能作为一种未被证实的生理学概念而存在。经过对成花素学说的深入研究，科学家们通过对拟南芥FT基因的分离，证实了其存在性（王团宗，李师鹏，2007）。

营养物质转移假说认为通过适宜的诱导会产生大量的同化产物向顶端分生组织积累，从而诱导开花。多因子控制模型假说的主要观点是，在多因子控制模型中，营养物质积累只是促进开花的一方面原因，另外还存在一些诱导物如代谢产物，激素也会影响开花的整个过程，这些假说虽然内容不同，但是都是认为在光周期开花途径中，由于开花信号的迁移最终导致了花的发生。

1.1.2 FT基因家族的结构

植物FT基因家族是一类进化上高度保守的基因家族，其编码的蛋白质结构与广泛存在于哺乳动物，酵母，细菌中的磷脂腺乙醇胺结合蛋白(PEBP)结构相似，并且都具有保守的PEBP结合域，FT基因主要在叶片中表达，将编码的蛋白质运送到茎端分生组织去。（陈福禄等，2009）