牡丹切花糖信号与乙烯信号转导互作机制研究

糖作为植物主要能量物质，在新近的研究中被认定其以类似植物激素的存在方式，为研究切花开花衰老机理提供了新的思路。糖代谢中的己糖激酶（HXK）很可能起着糖信号感受和传递的作用。乙烯在切花开花衰老进程中起着重要作用，其信号转导途径在许多植物包括牡丹中都得到揭示。本项目在前期研究基础上，选择牡丹类似跃变型品种'洛阳红'及类似非跃变型品种'雪映桃花'对糖信号与乙烯信号的互作机制进行研究。克隆牡丹切花糖信号关键酶HXK基因及牡丹乙烯信号转导途径负调控元件CTR1基因，并利用已有的拥有自主知识产权的牡丹乙烯受体基因ETR1、核内转录因子基因EIN3，研究外源糖处理对乙烯信号的干扰和外源乙烯处理对糖信号的影响，为进一步揭示切花乙烯致衰机理及植物信号转导网络研究提供创新性信息，也为利用现代分子生物学手段对牡丹进行基因改造，创造具有自主知识产权的优良切花品种提供理论依据。

本项目为期3年，从2010年1月开始，至2012年12月结束，从转录水平研究牡丹切花糖信号与乙烯信号互作机制。本项目顺利完成所有研究内容，达到研究目标，已培养博士研究生1名，硕士研究生3名。在国内外期刊、会议发表文章15篇，其中SCI论文4篇。本项目以牡丹切花乙烯敏感型品种‘洛阳红’及乙烯非敏感型品种‘雪映桃花’为试验材料，通过外源葡萄糖和己糖激酶抑制剂（NAG）处理研究2个牡丹品种乙烯信号转导途径受体ETR1、负调控元件CTR1基因和核内转录因子EIN3/EIL基因表达影响，以及乙烯和乙烯抑制剂（1-MCP）处理对糖信号感知和转导关键酶——己糖激酶（HXK）基因表达的影响。研究发现PsCTR2和PsEIL3可能是糖信号作用于乙烯信号位点，而乙烯信号对敏感性不同的品种的HXK基因表达存在差异。除项目要求完成内容以外，本项目还对牡丹切花内参基因稳定性进行评价，得出选择使用两个表达最稳定的基因组合（ubiquitin、GAPDH）即可获得更为精确的基因表达结果的结论。同时还构建牡丹切花花瓣转录组并进行高通量测序，得到5条Unigene序列推测与HXK相关，25条Unigene序列为编码乙烯合成途径中相关酶的基因，另外34条Unigene序列为编码乙烯信号转导途径中相关蛋白的基因。还对葡萄糖处理和空白对照切花花瓣转录组表达差异基因进行研究，173个和功能已知基因具有同源的差异表达基因中，表达上调的Unigene有41条，表达下调的Unigene有132条。经外源葡萄糖处理，1个推测编码ACS和2个推测编码乙烯信号转导途径中转录因子ERF的Unigene下调。本项目的研究结果为进一步揭示牡丹切花乙烯致衰机理及植物信号转导网络研究提供创新性信息，也为利用现代分子生物学手段对牡丹进行基因改造，创造具有自主知识产权的优良切花品种提供理论依据。