牡丹内休眠中PsMADS-box基因对开花基因和花芽后发育的调控

牡丹春节催花是牡丹产业链条的重要内容，技术核心是解除花芽内休眠。阐明花芽内休眠中开花时间的调控机理是解决催花中诸多生产实践问题的理论基础。课题组利用SSH结合 Macroarray技术筛选到了2个PsMADS-box基因的EST，RT-PCR初步分析表明在花芽内休眠解除前期表达呈上调趋势。本项目拟以此为切入点，利用RACE技术克隆其全长cDNA序列，通过Northern杂交和Real time PCR技术分析其和下游开花相关基因在内休眠进程中的表达规律，通过超表达、RNAi抑制表达拟南芥的春化时间、花器官形态和下游开花相关基因表达分析，初步阐明内休眠解除过程中PsMADS-box基因对开花时间和花芽后发育的调控作用。这将为进一步解析在休眠进程中调控开花时间的PsMADS-box基因家族成员的相互作用，鉴定下游未知蛋白的功能奠定基础，也期为牡丹春节催花生产和分子育种提供理论指导和候选基因。

牡丹(Paeonia suffruticosa Andr.)是原产于我国的特有名贵花卉，具有很高的观赏价值、药用价值和经济价值。春节催花是牡丹产业的主要内容之一。牡丹反季节催花的关键问题是解除花芽内休眠，促使牡丹成功提前开花。外源激素和低温是内休眠诱导及解除的主要手段。课题组前期利用454高通量测序分离了15284个内休眠相关基因，其中有9个MADS-box成员。MADS-box基因编码一类转录调控因子，基于功能和表达位置的分析，被划分为ARG80、MEF2和MIKC三个家族，植物中仅发现涉及到MIKC类型的基因。本研究以山东菏泽牡丹基地4年生牡丹品种‘鲁荷红’（Paeonia suffruticosa Andr. ‘Lu He Hong’）的健壮植株为实验材料，以筛选到MADS-box家族成员SOC1、SVP和AP1基因的部分EST序列为出发点，克隆其全长cDNA序列并进行生物信息学分析，并通过实时定量PCR分析该基因表达规律，结果表明PsSOC1在整个内休眠解除过程及从内休眠到生态休眠的转换过程中均上调，PsAP1在内休眠解除过程中起上调趋势，而PsSVP只在休眠解除前期呈上调表达，表明这PsSOC1和PsAP1基因均促进牡丹花芽的休眠解除，PsSVP只在休眠解除前期起作用；利用原位杂交分析了PsSOC1和PsAP1在不同组织中的表达，结果表明PsSOC1主要在幼叶中表达，而PsAP1主要在萼片和花瓣中表达；构建超表达载体，转化拟南芥，鉴定超表达拟南芥的表型，结果表明PsSOC1和PsAP1均促进转基因拟南芥的开花，开花时间均提前3-4天，而PsSVP抑制开花；研究结果从分子水平上解析PsSOC1、PsSVP和PsAP1基因参与牡丹休眠解除和开花时间的机理，以期为牡丹反季节催花和早花品种的选育提供候选基因。