红花(Carthamus tinctorius L.)是我国传统的药用及油料植物,类黄酮是红花花瓣的主要有效成分,具有多种药理作用,作为其经济价值的重要影响因素。红花作为一种喜干旱环境的植物,在夏季潮湿多雨季节地区的种植受到限制,从而导致其产量与质量受损,而提前或推迟红花的开花时间将在一定程度上解决这个问题。目前在许多植物中已经克隆出成花因子(FLOWERING LOCUS T)基因并研究了它们的功能,但在红花中却未见报道。因此,探究其开花与类黄酮合成的关系具有重要意义。本研究从红花PEBP基因家族中筛选并鉴定了三个FT基因,并进行生物信息学分析。通过在拟南芥中异源表达与红花中瞬时过表达CtFTs基因,检测其中相关基因的相对表达量和总黄酮含量,并进行相关蛋白质的互作验证来初步探究CtFTs的功能。主要研究结果如下:1.基于红花(吉红一号)基因组测序,筛选出7个PEBP基因。通过与拟南芥、水稻PEBP家族氨基酸序列构建系统进化树,结果显示有3个CtFT聚在FT-like亚家族,3个CtTFL1聚在TFL1-like亚家族,1个CtMFT聚在MFT-like亚家族。蛋白质二级结构分析显示:FT-like亚家族蛋白质全长174～176aa,p I为6.29～7.75,分子量为19681.24～19933.46Da;TFL1-like亚家族蛋白全长152～212aa,p I为4.76～9.16,分子量为17259.85～23811.78Da;CtMFT氨基酸序列全长151aa,p I为9.55,分子量为16987.44。除了CtTFL1-2为稳定蛋白,其他的6个PEBP蛋白都为不稳定蛋白,所有的CtPEBP蛋白都为亲水蛋白。亚细胞定位预测CtFT1、CtFT2、CtFT3、CtTFL1-1、CtMFT定位在细胞质中,CtTFL1-2、CtTFL1-3定位在微体中。基因结构与基序分析显示:CtFT1、CtFT2、CtFT3、CtTFL1-3具有4个外显子、3个内含子;CtTFL1-1、CtTFL1-2、CtMFT具有3个外显子,两个内含子;3个CtFTs具有相同的基序。启动子元件分析表明CtFTs编码区上游启动子顺式作用元件功能大多集中在响应外界胁迫的功能上,其中较为集中的是参与光响应的元件,CtFT3因具有4个响应脱落酸顺式作用元件,所以推测在响应外界激素上可能较其他两个基因更为特殊。在与拟南芥、水稻和大豆FT氨基酸多序列比对结果显示除了CtFT2的D-P-D-x-Hollow fiber bioreactorsP保守结构域的第一个天冬氨酸(D)突变为天冬酰胺(N),CtFTs都具有PEBP家族保守结构域D-P-D-x-P、G-x-H-R,以及区别FT-like与TFL1-like亚家族的第85位关键氨基酸残基酪氨酸(Y),第144位关键氨基酸残基谷氨酰胺(Q),并且具有调控成花的保守结构域Segment B(LGRQTVYAPGWRQN),红花FT氨基酸序列中三联体(I/L)YN三联体中的第一位氨基酸为丙氨酸(A),可能暗示着CtFTs可能具有不同的功能。保守结构域分析表明,红花CtFT蛋白都具有典型的PEBP保守结构域。从红花叶片c DNA中克隆出CtFT1、CtFT2、CtFT3基因编码区序列。2.构建了pCAMBIA3301-CtFT1、pCAMBIA3301-CtFT2、pCAMBIA3301-CtFT3植物表达载体,转化农杆菌后通过浸花法侵染拟南芥,抗性筛选及PCR检测后获得了过表达CtFT1、CtFT2、CtFT3的T3代转基因拟南芥,与WT、ft突变体拟南芥相比:CtFT2可以促进拟南芥早花,而CtFT1与CtFT3则推迟拟南芥开花,且程度相近,但早于ft突变体。CtFT2转基因株系开花时莲座叶数量与WT相近,CtFT1、CtFT3株系则略多于WT,但ft拟南芥的莲座叶数量显著多于其他四个株系。CtFT2转基Smoothened Agonist供应商因拟南芥第一次开花时主茎高度略低于WT,CtFT1、CtFT3和ft株系主茎高度高于WT,从高至低依次为ft、CtFT1、CtFT3。CtFTs与成花激活复合体组成蛋白CtGRF5具有蛋白互作关系。过表达CtFT1、CtFT2基因对拟南芥类黄酮合成无明显影响,过表达CtFT3促进了拟南芥的类黄酮生物合成。3.不同光照条件下红花中CtFTs的表达模式表明CtFTs在长日照条件下表达量高于短日照,CtFT1表达模式与CtFT2具有较高的一致性,CtFT3在长短日照下表达量较低并且变化不显著。构建了p Green II 62-SK-CtFT1、p Green II 62-SK-CtFT1、p Green II62-SK-CtFT1表达载体,转化农杆菌后注射红花叶片进行瞬时过表达CtFTs基因,20天后与注射p Green II 62-SK空载体红花相比:CtFT1促进红花早花selleck NMR,而CtFT2与CtFT3则推迟红花开花。瞬时过表达CtFTs基因使红花叶片中总黄酮含量上升,且类黄酮生物合成途径关键酶基因表达量上调。