根源细胞分裂素对盐胁迫下草莓生长发育的影响

Strawberry was very favored by producers and consumers. Now strawberry is mainly planted in the greenhouse, salt content in the soil will gradually increase, and limit growth, productivity and fruit quality of strawberry. Recent studies have shown that either increases or decreases in endogenous cytokinin level can improve salt tolerance of plants because of different experimental systems and conditions, and different evaluation parameters. Root is a main organ for plant salt tolerance. In this study, we will use strawberry to increase or decrease cytokinin content in root specifically, using a root specific IPT (cytokinin biosynthesis gene) fusion gene and a root specific CKX2 (encoding for a cytokinin oxidase that inactivates cytokinins (inacting gene ) fusion gene. We will examine plant growth, productivity and quality of fruits, relevant to hormone level and gene expression of the transgenic and wildtype strawberry plants under different levels of saline conditions. And we will systematically analyze the effects of cytokinins on strawberry growth and fruit quality under salinity stress. This study may provide some insights into whether and how root-synthesized cytokinins affect growth and development and also lay a foundation for novel breeding strategies for salt tolerance.

草莓深受生产和消费者青睐，目前草莓主要以大棚栽培为主，土壤盐分会逐渐增加，盐胁迫影响草莓生长、产量和品质。近年来的研究显示，无论增加还是降低内源细胞分裂素的浓度均能提高植物的耐盐性。然而，由于实验系统和分析指标不一样，无法评估这两个看似相悖的结论。根是植物耐盐的主要器官，本项目拟在相同的实验体系下，利用根专一启动子驱动细胞分裂素合成基因（IPT）和氧化酶基因（CKX2）在草莓中表达，特异性地增加和降低根源细胞分裂素的浓度。通过检测低、中、高不同程度盐胁迫处理下，转基因及野生型草莓在生长发育、果实产量与品质、激素浓度和基因表达等方面的变化，系统分析根源细胞分裂素对草莓生长发育和果实品质的影响，并为探索其分子机制打下基础。根源细胞分裂素对植物地上器官生长发育的作用一直是植物生理学界所关注的基本问题之一。本项目不仅可为这方面研究提供一个良好的实验系统，也许还能为培育优良的耐盐草莓新品种提供思路。

草莓主要以大棚栽培为主，土壤盐分会逐渐增加，盐胁迫影响草莓生长、产量和品质。本研究拟利用根专一启动子驱动细胞分裂素合成基因（IPT）和氧化酶基因（CKX2）在草莓中表达，特异性增加和降低根源细胞分裂素的浓度，从而研究其对盐胁迫条件下草莓生长发育的影响。研究结果表明：盐胁迫能够影响细胞分裂素合成基因IPTs和降解基因CKXs的表达，表明细胞分裂素参与了草莓对盐胁迫的响应；我们通过农杆菌介导的转基因手段成功获得了根专一启动子驱动细胞分裂素合成基因（IPT）和氧化酶基因（CKX2）的转基因株系；根专一启动子驱动CKX2基因表达能够降低根中细胞分裂素的浓度，使细胞分裂素响应基因的表达下调，促进草莓根系的生长，但地上部的生长却受到抑制，CKX2转基因株系叶柄细胞和WT相比变短；qPCR结果表明转CKX2的株系中赤霉素合成相关基因的表达下调，表明根部细胞分裂素浓度的减少可能抑制了赤霉素的生物合成，从而抑制地上部的生长；另外，转基因株系叶片对干旱和盐胁迫的抗性增加，抗性相关基因的表达也受到不同程度的影响，表明降低根中细胞分裂素提高了草莓对干旱和盐的抗性。本项目不仅为解析根源细胞分裂素调控草莓对干旱和盐胁迫的分子机制打下了基础，也许还能为培育优良的耐盐草莓新品种提供思路。