基于轉(zhuǎn)錄組夏菊花芽分化和菊花腦低溫響應的優(yōu)異基因挖掘.pdf

1、菊花(Chrysanthemum morifolium)是我國十大傳統(tǒng)名花和世界四大切花之一，具有很高的觀賞價值和經(jīng)濟價值。全球切花菊消費量僅次于月季，在切花消費市場中占有很大的比重。目前，國內(nèi)的大多數(shù)切花菊品種是絕對短日照品種，花期主要集中在秋季，花期短且相對集中，影響了菊花的周年生產(chǎn)和應用范圍。夏菊‘優(yōu)香’自然花期在6-9月，因其花型好看、花色純正、莖干挺直、耐運輸及抗性強的品質(zhì)受到國內(nèi)外消費者的喜愛。研究表明，‘優(yōu)香’與夏菊品種中

2、的日中性菊花的開花習性不一樣，‘優(yōu)香’進入光周期敏感期后，在相對短日照下促進開花，而在長日照條件下開花延遲。目前，菊花的開花機制研究主要集中在秋菊。迄今為止，關于夏菊開花機制的研究鮮有報道。
　　另外，低溫脅迫已經(jīng)成為限制菊花產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。每年早春和入冬時的過度低溫以及秋天的突然霜凍都會導致菊花的生長停滯、花芽或花發(fā)育中斷，尤其在生殖生長階段，對低溫非常敏感，提高耐寒性在菊花的遺傳育種工作中非常重要。菊花腦是二倍體，遺傳背景簡單

3、，是六倍體菊花的近緣物種，且菊花腦具有較強的耐寒性，因此可以作為研究菊花耐寒性的良好材料。溫帶植物可以通過冷馴化從而獲得耐寒性，然而，冷馴化和低溫響應的分子機制在菊花中還沒有闡釋。
　　針對上述科學問題，本論文從菊花的生產(chǎn)實踐需要出發(fā)進行研究，主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　1.采用第二代高通量測序技術分析了在相對短日照和模擬長日照條件下，菊花‘優(yōu)香’花芽分化階段的轉(zhuǎn)錄響應情況。結(jié)果表明，在相對短日照條件下，光周期路徑和赤霉素路徑

4、共同促進其開花;而相對長日照條件下，海藻糖路徑中海藻糖-6-磷酸合酶上調(diào)表達，蔗糖路徑中蔗糖合酶上調(diào)表達從而促進開花，但由于光周期路徑中抑花基因PHYB的上調(diào)表達，表現(xiàn)為花期延遲。
　　2.采用RNA-seq技術比較分析了菊花腦分別經(jīng)歷冷馴化和沒有經(jīng)歷冷馴化對零下低溫(-5℃)的轉(zhuǎn)錄響應情況。結(jié)果表明:在菊花腦中，鈣離子信號通路主要在低溫馴化中起作用，而MAPK信號級聯(lián)通路則主要參與零下低溫(-5℃)的響應;主要有六類轉(zhuǎn)錄因子(A

5、P2/ERF、bHLH、WRKY、TCP、BBX和MYB)在低溫馴化中發(fā)生顯著差異表達;涉及到轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的DEAD-box RNA解旋酶主要在低溫馴化中被激活;脫水素和LEA蛋白通過冷馴化過程響應零下低溫;HSPs作為分子伴侶也參與低溫響應。
　　3.BBX轉(zhuǎn)錄因子在植物的開花調(diào)控和外界環(huán)境脅迫應答中具有重要作用。本研究從菊花‘優(yōu)香’中克隆得到了12個菊花BBX轉(zhuǎn)錄因子，并與模式植物擬南芥的同源基因進行了氨基酸序列比對，結(jié)果表明這

6、12個轉(zhuǎn)錄因子分別屬于Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ類。組織特異性表達分析表明12個CmBBX基因在特定器官中的表達水平具有差異。不同光周期花芽分化過程中的表達模式表明:在相對短日照下，CmBBX15.2和CmBBX20顯著表達上調(diào)，CmBBX22.1在后期表達顯著下調(diào);而在模擬長日照下，CmBBX15.1先是受抑制下調(diào)表達，然后表達量上調(diào)。低溫響應的表達模式表明:CmBBX19和CmBBX22.2被顯著誘導表達。另外，本研究還提供了鹽脅迫下的表達模式，結(jié)