【摘 要】
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梅花(Prunus mume)是中国十大传统名花,在中国有3 000多年栽培历史,深受大家喜爱。低温是影响梅花栽培应用的重要环境因素,抗寒育种一直是梅花育种的重要方向。在江南地区,早春的低温(低于-3℃)会对花朵造成严重冻害,从而极大地影响观赏价值。WRKYs是一类主要存在于植物中的转录因子,参与响应非生物胁迫等过程。本研究通过低温处理‘江梅’(Prunus mume‘Jiangmei’)、‘红颜
【基金项目】
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国家重点研发计划重点专项子课题——主要花卉逆境响应机制及其调控项目;
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梅花(Prunus mume)是中国十大传统名花,在中国有3 000多年栽培历史,深受大家喜爱。低温是影响梅花栽培应用的重要环境因素,抗寒育种一直是梅花育种的重要方向。在江南地区,早春的低温(低于-3℃)会对花朵造成严重冻害,从而极大地影响观赏价值。WRKYs是一类主要存在于植物中的转录因子,参与响应非生物胁迫等过程。本研究通过低温处理‘江梅’(Prunus mume‘Jiangmei’)、‘红颜朱砂’(Prunus mume‘Hongyan Zhusha’)、‘宫粉’(Prunus mume‘Gong Fen’)、‘玉蝶9222’(Prunus mume‘Yudie 9222’)、‘素玉绿萼’(Prunus mume‘Suyu Lve’)、‘送春’(Prunus mume‘Songchun’)、‘美人’梅(Prunus mume‘Meiren’)7个梅花品种的小蕾期、大蕾期、初开期、盛开期的花瓣,测定低温胁迫后内在的生理生化变化,评价不同品种花朵的抗寒性;同时对梅花全基因组进行WRKYs家族的鉴定与分析,筛选出响应低温的关键WRKY基因,并鉴定其功能。本研究主要结果如下:1.不同梅花品种抗寒性评价:通过不同低温处理,测定并统计过冷却点、褐变率、相对电导率及生理生化指标的含量。过冷却点结果显示不同花期的抗寒性由强到弱为小蕾期>大蕾期>初开期>盛开期;利用隶属函数值对7个品种梅花花瓣抗寒性进行综合评价,由强到弱的顺序为‘送春’>‘美人’梅>‘玉蝶9222’>‘素玉绿萼’>‘宫粉’>‘江梅’>‘红颜朱砂’。2.梅花中WRKYs基因家族分析:利用生物信息学方法对梅花WRKY基因家族进行分析并通过实时荧光定量PCR筛选应答低温的基因。筛选出58个含有WRKY结构域的WRKYs转录因子;共定位在8条染色体上,其中PmWRKY33-2未定位到任何一条染色体上;以拟南芥(Arabidopsis thaliana)的At WRKYs作为分类标准,分为3组,5个亚族,而PmWRKY30不能归类;低温处理后,34个PmWRKYs表达上调,21个PmWRKYs表达下调,4个PmWRKYs不规律表达;其中PmWRKY57的表达量最高,说明PmWRKY57可能参与低温胁迫。3.PmWRKY57的功能鉴定:分离候选基因PmWRKY57,ORF长度为993 bp,编码氨基酸330 aa,属于Group IIc,低温与ABA处理后表达量发生变化。亚细胞定位结果显示PmWRKY57定位在细胞核内,转录激活实验验证PmWRKY57N端具有转录激活活性;用超表达载体p ORE_R4-PmWRKY57遗传转化拟南芥,低温处理后转基因拟南芥表型表现为较强的耐寒性;苗期幼苗经受低温或ABA胁迫后,发现转基因植株在低温胁迫条件下根长比对照植株相对较长,而在ABA胁迫下根长受到抑制但侧根数量增加;测定生理指标发现:转基因拟南芥植株的SOD、POD、脯氨酸的含量高于野生型WT,而MDA、H2O2、O2-含量相较于野生型低,说明超表达PmWRKY57的拟南芥植株表现为更强的耐寒力。
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