柠檬秋花果成花的生理分子机制及调控研究

Ruili is one of the major lemon-producing areas in Yunnan province, China. Lemon have three times concentrated flower and fruit per year. Qiuhua fruit has a very high economic returns because of the fruit off-season. But the induction of Qiuhua flowers is more difficult in the summer, resulting in fruit yield is very low, The flowering mechanism is also not clear. This project plans to the determination of morphological and anatomical, hormonal content and other indicators of the different shoot of lemon flowering,comparative transcript profiling of different shoots after floral induction was performed on by RNA-seq under different regulatory conditions, the temporal and spatial expression pattern of some flowering-related genes will be investigated by Real-time PCR and in situ hybridization.Their functions will be investigated by ectopic expression in Arabidopsis. In addition, these methods will help to resolve the lemon flower bud differentiation of physiological and molecular mechanisms. These results will not only deepen the lemon and woody perennials such as repeatedly flowering mechanism of lemon, but also for the regulation of all flowering fruit, especially Qiuhua fruit production provided an important theoretical basis.

云南瑞丽是我国重要的柠檬产区，一年可有三批次较集中的花和果，其中的秋花春熟果价值高，但因成花困难而产量很低。与一般柑橘秋冬季成花不同，这一次花的成花在夏季，其机制尚不明了。本项目拟通过柠檬春秋两稍在不同枝梢成花过程进行的形态解剖，以明确各类枝梢成花的时期和过程；同时测定成花过程中的激素含量等指标的动态，以探明其生理机制差异；进一步利用RNA-seq对柠檬不同枝梢在环剥、喷施赤霉素等调控下成花前后进行表达谱分析，并通过Real-time PCR和原位杂交对候选基因进行验证，结合模式植物拟南芥进行功能验证，分离控制该过程的关键基因，以解析秋花春熟柠檬花芽分化的分子机制；此外，可根据研究结果研发柠檬秋花春实果的调控技术。这不但可将柠檬等多年生木本植物一年多次开花机理的研究引向深入，还可为调控柠檬各花期果、特别是秋花春熟果的产量提供重要理论依据。

云南瑞丽是我国重要的柠檬产区，可一年3次集中采摘上市，其中秋花春熟果价值高，但因成花困难而产量很低。项目通过水分胁迫处理、不同激喷施素以及施肥模式等多种成花调控措施研究，发现水分胁迫是诱导柠檬成花的一个极其重要的措施。在缺水诱导柠檬成花研究中，对柠檬芽的形态变化、细胞形态及激素含量的变化等指标进行了调查研究。结果显示：在水分胁迫开始后一周左右，柠檬花芽分化开始启动，在整个诱导过程中植物激素ABA的含量也明显升高。处理结束后，处理植株与对照相比，开花数目明显增加。对水分胁迫处理的柠檬芽进行转录组测序分析，共有1,638个差异表达的基因，大部分基因是与开花、激素生物合成或代谢相关。实时定量的结果显示PEBP基因家族的三个成员（FT、TFL1和BFT）在水分胁迫处理过程中的表达模式与成花的关系密切。所以通过染色体步移等方法进一步地分离了这些基因的5’上游序列，序列分析显示在启动子区域有有一些潜在的顺式作用元件，如基本元件、激素调控元件和干旱诱导原件等，同时也进一步调查了这些基因的启动子在缺水条件下的时空表达模式，结果显示FT的启动子受到水分胁迫的诱导，TFL1和BFT受到水分胁迫的抑制。基于上述结果，项目提出了柑橘在缺水条件下的开花模型，为进一步了解缺水调控柑橘开花的分子机理奠定了科学基础，项目研究形成的秋花果调控技术体系，已在生产上示范应用，可达到秋花春熟果1.2t/666.7m2的产量。发表论文5篇，其中SCI论文3篇。