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前期研究分离到了在毛白杨再生维管系统发育中的Pt SEP3蛋白,在成花途径和次生生长过程中起到重要作用。SEP3参与了拟南芥花发育过程,但是没有证据表明SEP3与次生维管组织发育存在必然的联系。因此,对Pt SEP3参与成花诱导和次生生长的调控作用进行研究是很有必要的。本研究首先对野生型烟草的生根期(WRT)、抽薹期(WSB)、团棵期(WRS)、旺长期(WSG)、现蕾期(WFB)和35S::Pt SEP3转基因烟草的生根期(TRT)、抽薹期(TSB)、现蕾期(TFB)的样本进行取材,进行了转录组测序(De novo Transcriptome Assembly),在此基础上,结合RACE技术,克隆了9个开花诱导途径相关基因和15个次生生长相关基因。对野生型烟草的5个生长发育时期和35S::Pt SEP3转基因烟草的3个生长发育时期分别进行数字基因表达谱的高通量测序(RNA-Seq),通过对8个表达谱比较发现35S::Pt SEP3转基因烟草的生根期、抽薹期、现蕾期分别与野生型烟草的团棵期、旺长期、现蕾期表现出次生生长相关基因的相似的表达模式。对开花诱导途径相关基因和次生生长相关基因在野生型烟草5个生长发育时期和转基因烟草3个生长发育时期的不同节间进行表达分析,结合对8个基因表达分析的结果,发现在35S::Pt SEP3转基因烟草中开花诱导途径的诱导基因得到上调表达,而阻遏基因得到下调,次生生长相关基因的Nt CRE1在不同时期转基因植株的不同节间中的表达量总是高于其在对应的野生型烟草中的表达量。为了全面的了解Pt SEP3的功能,我们将35S::Pt SEP3对拟南芥进行了遗传转化,得到的转基因拟南芥具有以下表型:提前开花;出现了没有萼片的花,即只有内三轮花器官的花;叶片变小、皱缩、弯曲;转基因植株寿命缩短,当野生型对照进入盛花期的时候,转基因植株已经整株枯萎;角果变短,种子数量减少,附着在角果隔膜上的种子发生缺失和畸形;地上部的营养生长比野生型弱,但是根系的生长却比野生型旺盛。对开花诱导途径相关基因进行表达分析,发现开花诱导途径促进基因得到了上调,而阻遏基因得到了下调。同时,CRE1和内源的SEP3的表达水平在转基因植株中发生上调。这些结果表明Pt SEP3不但促进开花,而且影响维管发育。我们通过三突变体cre1–12 ahk2–2tk ahk3–3和单突变体cre1–12对Pt SEP3进行了研究,发现与cre1–12 ahk2–2tk ahk3–3和cre1–12相比,35S::Pt SEP3/cre1–12中的CRE1基因的表达水平略降低,SEP3的表达水平提高了4倍。在35S::Pt SEP3转基因拟南芥和35S::Pt SEP3/cre1–12转基因拟南芥中,内源SEP3均被上调了4倍左右,所以Pt SEP3能够直接激活内源SEP3。而在35S::Pt SEP3转基因拟南芥中,CRE1基因和FT基因表达上调,而在cre1–12、cre1–12 ahk2–2tk ahk3–3、35S::Pt SEP3/cre1–12中,FT表达量均为WT的1/2左右,说明Pt SEP3能够激活CRE1基因,CRE1基因激活FT基因。为了在维管组织中研究Pt SEP3的功能,我们选取了3个拟南芥的特异启动子构建载体Pro VND6::Pt SEP3、Pro NAC012::Pt SEP3、Pro NAC073::Pt SEP3,并且对烟草进行遗传转化,表达分析的结果显示:Nt CRE1、Nt CO和Nt FT1上调表达,其余开花基因表达下调,Nt SEP3表达变化不明显。而在35S::Pt SEP3转基因烟草中,Nt CRE1和全部开花基因表达上调,Nt SEP3也发生表达上调。这表明:维管组织特异启动子启动Pt SEP3表达,Pt SEP3激活Nt CRE1、Nt CO和Nt FT1的表达上调,也说明了维管组织的分化与开花的关系密切。为了确定次生生长与开花时间之间的关系,我们对35S::Pt SEP3转基因烟草和WT进行了嫁接实验,在不同遗传背景的烟草嫁接实验中,作为砧木或接穗的植株的苗龄越长,开花时间越短,说明在嫁接实验中,茎的次生生长的程度与开花时间有关。通过对Pt SEP3基因在烟草和拟南芥中的转基因植株的表达分析,推测出Pt SEP3基因的作用途径:Pt SEP3分别促进CO、CRE1和SEP3,进而CO和CRE1又促进下游的开花诱导基因的表达。