菊花干旱诱导型转录因子NF-YB基因的筛选及其增强耐旱性的机理解析

菊花是我国大量生产应用的重要传统花卉，也是在世界范围广泛栽培的切花和盆花种类。目前，菊花设施栽培中每年的生产能耗成为增加其成本的限制因素，同时，极端的气候条件也使菊花在城市园林中的应用受到了限制。利用基因工程手段提高耐旱性的菊花新品种定向培育成为国内外共同关注的问题。迄今为止，分离的与提高耐旱性相关的基因，在改良作物耐旱性的同时，往往伴随着植株矮小、生长量降低等表型缺陷。最新的研究表明，NF-YB1基因的分离和功能鉴定，为通过基因工程培育耐旱性优良又无表型缺陷的作物新品种提供了一条新途径。已有的研究报道仅限于在拟南芥和玉米上，并且对于其分子机理还不清楚。本研究拟从菊花中筛选响应干旱且提高耐性的NF-YB基因家族成员，鉴定其上游基因和互作因子，从转录和转录后多个层面，探讨NF-YB基因在菊花干旱信号转导途径中转录调控机理，进而为培育耐干旱、节能耗的菊花新品种提供有效的基因储备。

菊花在世界范围内都是极其重要的观赏植物，广泛应用于切花、盆花、庭院绿化以及环境美化。在国际范围内，菊花的成花机理和非生物胁迫响应机理研究始终是菊花研究的重要课题。本研究以小菊‘Fall Color’为试材，分离得到Nuclear Factor Y (NF-Y) B1、8和10基因，检测了发育期间的表达特性。CmNF-YB1、8、10基因在菊花中进行同源沉默并在拟南芥中进行异源过表达，观察了CmNF-YB1、10基因对盐胁迫耐性的影响，CmNF-YB8基因对植物开花时间和干旱胁迫耐性的影响，并进而探讨了CmNF-YBs影响植株开花时间、干旱和盐胁迫耐性的分子生理机制。.获得的主要结果是 CmNF-YB1 基因主要在菊花的顶芽和花芽上高量表达，受盐胁迫诱导表达，定位于细胞核中。过表达CmNF-YB1植株有早花现象，并提高了对盐胁迫的耐性。CmNF-YB8基因在菊花茎尖和叶片中表达量较高。在干旱处理6 h其表达被干旱强烈抑制，被低温胁迫抑制。蛋白定位于细胞核内。CmNF-YB8基因在菊花中具有调节开花和干旱胁迫耐性的双重功能。对于开花，主要通过Aging途径，即结合到miRNA156a和miRNA156c的启动子上，调控miRNA156的表达，进而影响SPLs转录本的积累，使CmNF-YB8沉默菊花的花期明显提前；对干旱胁迫耐性，CmNF-YB8并未通过ABA依赖途径或非ABA依赖途径参与干旱胁迫响应，而是主要通过影响下游基因、如编码激素相关蛋白、蛋白激酶以及代谢相关蛋白的基因表达来调节植物干旱胁迫耐性，使CmNF-YB8沉默菊花的干旱胁迫耐性显著增强，过表达拟南芥干旱胁迫耐性明显减弱。CmNF-YB10基因在菊花根、茎和花中表达量相对较高，并能显著增强转化植株的盐胁迫耐性，蛋白定位于细胞核中。CmNF-YBs基因在菊花开花、干旱及盐胁迫耐性上多重功能的发现，为培育耐干旱、耐盐碱、可周年花期调控的菊花新品种提供了有效的基因储备，对菊花育种和栽培生产具有深刻的应用意义。.拟发表SCI刊源Nature Communications（IF= 11.47）论文“The nuclear factor CmNF-YB8 of chrysanthemum functions in the aging flowering pathway by regulating miR156”。