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

1、菊花(Chrysanthemum morifolium)是我國(guó)十大傳統(tǒng)名花和世界四大切花之一，具有很高的觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。全球切花菊消費(fèi)量?jī)H次于月季，在切花消費(fèi)市場(chǎng)中占有很大的比重。目前，國(guó)內(nèi)的大多數(shù)切花菊品種是絕對(duì)短日照品種，花期主要集中在秋季，花期短且相對(duì)集中，影響了菊花的周年生產(chǎn)和應(yīng)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(yùn)輸及抗性強(qiáng)的品質(zhì)受到國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者的喜愛(ài)。研究表明，‘優(yōu)香’與夏菊品種中

2、的日中性菊花的開(kāi)花習(xí)性不一樣，‘優(yōu)香’進(jìn)入光周期敏感期后，在相對(duì)短日照下促進(jìn)開(kāi)花，而在長(zhǎng)日照條件下開(kāi)花延遲。目前，菊花的開(kāi)花機(jī)制研究主要集中在秋菊。迄今為止，關(guān)于夏菊開(kāi)花機(jī)制的研究鮮有報(bào)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(shí)的過(guò)度低溫以及秋天的突然霜凍都會(huì)導(dǎo)致菊花的生長(zhǎng)停滯、花芽或花發(fā)育中斷，尤其在生殖生長(zhǎng)階段，對(duì)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(jiǎn)單

3、，是六倍體菊花的近緣物種，且菊花腦具有較強(qiáng)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(guò)冷馴化從而獲得耐寒性，然而，冷馴化和低溫響應(yīng)的分子機(jī)制在菊花中還沒(méi)有闡釋。
　　針對(duì)上述科學(xué)問(wèn)題，本論文從菊花的生產(chǎn)實(shí)踐需要出發(fā)進(jìn)行研究，主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　1.采用第二代高通量測(cè)序技術(shù)分析了在相對(duì)短日照和模擬長(zhǎng)日照條件下，菊花‘優(yōu)香’花芽分化階段的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)情況。結(jié)果表明，在相對(duì)短日照條件下，光周期路徑和赤霉素路徑

4、共同促進(jìn)其開(kāi)花;而相對(duì)長(zhǎng)日照條件下，海藻糖路徑中海藻糖-6-磷酸合酶上調(diào)表達(dá)，蔗糖路徑中蔗糖合酶上調(diào)表達(dá)從而促進(jìn)開(kāi)花，但由于光周期路徑中抑花基因PHYB的上調(diào)表達(dá)，表現(xiàn)為花期延遲。
　　2.采用RNA-seq技術(shù)比較分析了菊花腦分別經(jīng)歷冷馴化和沒(méi)有經(jīng)歷冷馴化對(duì)零下低溫(-5℃)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)情況。結(jié)果表明:在菊花腦中，鈣離子信號(hào)通路主要在低溫馴化中起作用，而MAPK信號(hào)級(jí)聯(lián)通路則主要參與零下低溫(-5℃)的響應(yīng);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(dá);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(guò)冷馴化過(guò)程響應(yīng)零下低溫;HSPs作為分子伴侶也參與低溫響應(yīng)。
　　3.BBX轉(zhuǎn)錄因子在植物的開(kāi)花調(diào)控和外界環(huán)境脅迫應(yīng)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(gè)菊花BBX轉(zhuǎn)錄因子，并與模式植物擬南芥的同源基因進(jìn)行了氨基酸序列比對(duì)，結(jié)果表明這

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