梨极矮化突变体致矮机理及相关基因的克隆及其功能研究

本项目将在已取得重要成果的前一个项目（30560091）的基础上，围绕我国梨树生产中面临的突出问题，拟以梨极矮化突变体为试材，通过对不同植物物种控制矮生特性基因的氨基酸序列比对，设计简并引物，克隆如控制GA合成、GA信号转导过程中的关键基因片段；应用半定量及荧光定量RT-PCR技术研究克隆基因的表达特性；构建植物过量表达载体，转化模式植物拟南芥鉴定基因功能。同时拟从外源激素处理和内源激素含量测定两方面探讨激素对极矮化突变体的调控，为揭示极矮化突变体的致矮机理提供依据。通过本项目的实施，建立我国梨树分子育种的理论和技术体系，为梨新型矮化砧木及矮化品种的选育提供同属基因资源，为最终转化苹果梨奠定坚实的理论基础。本项目的研究结果将使我国在梨树矮化性状的分子育种研究方面处于国际领先水平，将大大促进新的梨树矮化砧木及矮化品种的选育及梨树矮化密植栽培的发展。

本项目在研期间按照研究计划主要进行了如下研究:⑴以极矮化种质、S2 ×山梨杂种F1代（乔化、矮化）、S2、山梨为试材，测定了与树体生长势相关的一些生理指标，为筛选梨矮化抗寒个体提供了理论基础；⑵建立了完善的梨组培快繁技术体系及叶片再生体系，为下一步梨遗传转化奠定了技术基础；⑶为研究矮化的分子机理，分别从极矮化种质、苹果梨中克隆了2个DELLA蛋白编码基因RGL1和RGL2，1个赤霉素合成相关的GA20氧化酶基因，并将上述基因分别构建到植物表达载体中，并转入到了农杆菌LBA4404菌株中,进行了转化拟南芥、烟草及基因表达特性的观察；⑷利用三年生和嫁接当年的极矮化种质连续三年进行了GA3等激素处理，初步探讨了极矮化种质的激素调控机制，即极矮化种质属于GA缺陷型，250mg/l 的GA对极矮化种质的生长促进作用最为显著；⑸为研究极矮化种质的来源，对极矮化种质及其它梨栽培品种、砧木的S基因型进行了鉴定，确定了17个梨栽培品种、砧木的S基因型，根据S基因型，推测出极矮化种质可能来源于谢花甜或苹果梨的实生后代，并首次鉴定出PDR54为三倍体；⑹初步探讨了矮化种质做中间砧木时对接穗开花的影响。本研究首次从梨属植物中克隆了DELLA蛋白编码基因和赤霉素合成相关的GA20氧化酶基因，为矮化基因的遗传转化提供了珍贵的同属基因资源，将为梨矮化密植、集约化栽培起着非常重要的作用。