一个新基因Csunknown在乙烯诱导柑橘果实脱落过程中的功能解析

乙烯是重要的信号分子，在柑橘的生长发育、器官脱落及抗逆过程中起着十分重要的作用。本项目以在乙烯诱导柑橘果实脱落过程中发现的一个未知功能的新基因Csunknown为研究对象，拟采用细胞生物学和分子生物学等手段对其功能做进一步的解析，深入了解该基因在乙烯反应和果实脱落过程中起作用的分子机制。主要研究内容包括对该基因进行生物信息学分析；在乙烯及逆境处理下的时空表达分析和亚细胞定位研究；构建超量表达和RNAi载体，进行遗传转化并对转基因植株进行鉴定和表型分析；克隆该基因的启动子、分析各个调控元件并作启动子的缺失分析等。研究结果不仅可以明确该基因在乙烯反应和柑橘果实脱落过程中的作用，而且可以为实现柑橘的可控脱落、减少生产成本及抗逆的品种遗传改良提供候选基因，因此本研究具有重要的理论意义和应用价值。

以一个受乙烯强烈诱导、含有植物特异、功能未知的结构域的新基因Csunknown为研究对象，通过基因克隆、表达分析等试验来解析Csunknown基因在乙烯诱导的相关生物过程和逆境中的功能。本研究克隆了Csunknown 基因，分析发现其氨基酸序列含有信号肽，DUF231超家族特有的保守结构域和SGNH超家族的GDSL保守结构域；荧光定量RT-PCR技术检测了该基因在柑橘不同组织、器官以及在不同逆境处理下的表达，发现Csunknown基因在柑橘的根、茎、叶和花中均表达；它的表达受乙烯诱导，而受乙烯受体抑制剂1-MCP抑制；Csunknown基因的表达也受低温诱导；水杨酸（SA）、甲基茉莉酸（MeJA）、生长素（IAA）、 1-氨基环丙烷-1-羧酸（乙烯合成前体，ACC）和ABA显著诱导Csunknown基因的表达，赤霉素（GA3）和芸薹素内酯（BR）显著抑制它的表达，而6-苄氨基嘌呤（6-BA）无明显影响；对启动子分析发现，其中含有许多与逆境和植物激素应答相关的顺式作用元件，如ABRE、ASF、GARE、GT1和MYB等。构建了6个不同启动子片段、含报告基因GUS的表达载体，并转化了拟南芥。GUS组织化学染色和外源激素处理下的表达发现Csunknown 在拟南芥中的表达存在时空差异，主要是在生长初期以及正在发育的组织中表达；它的表达受乙烯强烈诱导，外源ABA、MeJA和SA也诱导它的表达。.以上结果表明，Csunknown基因是一个受乙烯强烈诱导调控的基因，广泛参与植物的早期生长发育过程和发育后期的器官衰老过程。虽然在本研究中没有直接检测到它的水解酶活性，但综合分析其表达分析、亚细胞定位和启动子研究结果，我们认为Csunknown基因在乙烯的信号途径中主要起感知乙烯信号的作用，参与多重逆境反应，通过诱导下游与脱落相关基因的表达、加速部分器官的衰老、促进其脱落，从而提高植株的抗逆性。截止到目前为止，全面完成了各项研究任务，初步明确了Csunknown基因在乙烯信号途径和逆境条件下的作用。. 项目执行期间以第一作者身份已经正式发表论文5篇，其中SCI论文2篇，另外有3篇已经录用（已标注）。培养研究生两名，其中一名博士研究生。本人于2013年被聘为国家现代农业（柑橘）产业技术体系岗位专家（2013-2015），2014年获得重庆市青年科技人才项目资助。