《南北芍藥種質的需冷量差異分析及關鍵調控基因篩選》是依託浙江大學，由張佳平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：南北芍藥種質的需冷量差異分析及關鍵調控基因篩選
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：張佳平
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
“芍藥南移”是我國經典的園林植物與觀賞園藝學問題，具有重要的理論與實踐意義。因江南地區冬季溫度較高而冷量積累不足，導致地下芽休眠解除發生障礙，翌年開花不良甚至退化，嚴重阻礙了芍藥的更廣泛套用。本項目擬選擇我國南北地區的芍藥種質，通過比較需冷量差異，篩選需冷量最高和最低的芍藥種質，對其地下芽進行轉錄組測序，構建關鍵休眠階段的基因文庫。將芽休眠相關基因分為環境回響、生理代謝和細胞生長發育三類基因，分析表達和調控關係，並與形態和生理觀測相關聯，探討最高和最低需冷量種質地下芽休眠解除的生理與分子調控途徑。以上述研究為基礎，將低溫回響基因作為重點候選對象，篩選SOC1、AGL、LHY和CCA1等可能調控芍藥需冷量特性的關鍵基因，並進行表達驗證和全長克隆。最終通過高需和低需芍藥種質關鍵基因表達和調控的對比研究，探討造成需冷量差異的深層原因，以期為選育低需冷量的芍藥種質奠定基礎，促進“芍藥南移”的實現。
結題摘要
芍藥是我國重要傳統花卉，“芍藥南移”是推動我國北方著名花卉向江南、華南園林中推廣套用的重要代表案例。本項目立足位於中國低緯度地區北緣的杭州和浙江，對芍藥進行了如下幾方面的研究：（1）通過翻閱典籍和實地考察，進一步調研芍藥在杭州和浙江的種植歷史、套用現狀和當前存在的主要問題。（2）根據長期定量評價（long-running quantitative observation, LQO）和多準則決策（multi-criteria decision making, MCDM）的評價體系，對30個品種進行適應性評價。結果表明在杭州地區建議推廣使用‘奇花露霜’、‘杭白芍’和‘美菊’等休眠期短、觀賞性好的品種。利用嚴謹的“LQO+MCDM系統”可以全面、可靠地評價園林植物引種後的綜合表現。（3）依據綜合評價結果，從30個品種中選出6個芽休眠表現具有顯著差異性的品種，進行需冷量評價和最優評價模型篩選。Utah模型被證明是低緯度地區評估芍藥需冷量的最優模型，其數據顯示來自浙江磐安的‘杭白芍’是典型的低需冷量芍藥種質（685.5-746.0 CUs），而來自山東菏澤的‘珠光’是典型的高需冷量種質（1017.0-1062.0 CUs）。（4）根據‘杭白芍’休眠芽的Illumina測序結果，從66個溫度和光周期回響基因中發現，SUPPRESSPOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1（SOC1）和WRKY DNA-BINDING PROTEIN 33 （WRKY 33）的表達模式變化與需冷量滿足時期變化在不同年份保持一致，很可能參與調控‘杭白芍’的需冷量高低和滿足時間的早晚，即參與調控芽生理休眠的解除和生態休眠進程的完成。（5）通過田間觀測、綜合評價、低溫處理、需冷量多年評估和休眠二代測序等結果，確認‘杭白芍’是特異性的低需冷量芍藥種質，‘珠光’是典型的高需冷量種質，‘美菊’介於二者之間。對於這三個代表性品種開展了PacBio全長測序和跨越8個關鍵休眠時期、共72個樣品的二代轉錄組測序，對調控芍藥在暖冬氣候條件下的芽休眠解除和需冷量特性的關鍵基因和通路進行進一步挖掘和探討。本項目研究為芍藥在杭州等我國低緯度地區的推廣帶來直接栽培經驗、有效評價體系和優秀品種資源；也會加深低緯度地區栽培下的芍藥地下芽休眠障礙的機理研究，促進低需冷量芍藥種質的培育。
