紫花苜蓿可调控的花发育抑制系统的构建及其在苜蓿种质创新中的应用

紫花苜蓿又名苜蓿，被称为"牧草之王"。作为饲用牧草，其营养价值来自于茎叶等营养器官。苜蓿种植中需在初花期刈割，否则主要营养将用于生殖器官的发育，导致苜蓿迅速纤维化，产质双降。如果花发育受阻，苜蓿将只进行营养生长，延缓衰老，光合作用产生的养分主要用于茎叶的生长和营养价值的积累，从而提高产量，有效防止开花结果导致的品质下降，还可以减少频繁刈割附带的劳动量。本项目拟以基因工程育种方法，构建可调控的花发育抑制系统，通过AtREM1启动子在花序分生组织细胞中特异表达致死因子核糖核酸酶Barnase，使苜蓿丧失花器官形成能力；通过铜调控表达系统调控Barnase活性，实现人为诱导无花苜蓿进行有性繁殖，解决无花苜蓿不能有性传代的问题，达到育种目的。本项目旨在探索调控花发育受阻的新方法，研究花发育受阻对苜蓿生长特征的影响并阐明其原理，有望建立新的苜蓿基因工程育种方法，培育新型可持续鲜嫩速生高产的苜蓿品种。

本项目以基因工程育种方法，利用来自于解淀粉芽孢杆菌的Barstar-Barnase分子调控系统，构建了可调控的花发育抑制系统，通过AtREM1启动子在花序分生组织细胞中特异表达致死因子核糖核酸酶Barnase，使烟草丧失花器官形成能力，但在紫花苜蓿中仅在一定程度上延长了营养生长期，并没有出现绝对“无花”的结果。研究结果说明，同一套用于干扰植物开花的分子控制系统，在不同的植物中表现效果存在差异，在烟草中效果显著，而在苜蓿中未完全达到设想的结果。尽管如此，本项目旨在探索调控花发育受阻的新方法，并阐明其原理，项目的结果对进一步建立新的苜蓿基因工程育种方法，培育新型可持续鲜嫩速生高产的苜蓿品种依然有很好的借鉴意义。