《擴張蛋白EXPANSINs基因在月季切花失水脅迫耐性中的作用解析》是依託中國農業大學，由張常青擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：擴張蛋白EXPANSINs基因在月季切花失水脅迫耐性中的作用解析
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：張常青
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
月季切花在全球花卉貿易中銷售量和銷售額均居切花之首。失水脅迫是引起月季切花流通運輸損耗的主要原因，導致花朵不能正常開放。探明月季切花失水脅迫耐性機理，解析其關鍵基因作用機制，對開發切花采後保鮮技術具有理論和實踐意義。 .申請者在基因晶片解析月季花朵失水脅迫回響基因表達譜的基礎上，通過Go Term Enrichment等分析，明確了細胞壁組成重要功能基因EXPANSINs是月季切花失水脅迫耐性的關鍵基因。本研究擬通過比較月季切花EXPANSINs基因回響失水脅迫表達差異，採用病毒誘導的基因沉默（VIGS）、轉化模式植物等手段研究EXPANSINs基因在失水脅迫耐性中的作用；克隆關鍵EXPANSIN基因啟動子，篩選其上游轉錄因子，重點從轉錄調節的層面探討EXPANSINs在回響失水脅迫調節月季花瓣細胞擴展中的分子機制，為開發針對月季切花的高效保鮮技術提供依據、為切花采後基因工程提供基因儲備。
結題摘要
失水脅迫影響其月季切花花瓣擴展，從而導致整個花朵不能正常開放。影響花瓣擴張主要有3個方面：細胞壁代謝、細胞膨壓變化和細胞骨架的重構。然而，至今為止失水脅迫影響花瓣擴張的分子機制還不清楚。細胞壁的鬆弛是花瓣細胞擴展的基礎。擴張蛋白（EXPANSION）是細胞壁鬆弛蛋白，可以通過打斷細胞壁纖維素與半纖維素的非共價鍵，促使它們之間相互位移，從而使得細胞壁鬆弛。本項目在基因晶片解析月季花朵失水脅迫回響基因表達譜的基礎上，通過Go Term Enrichment等分析，獲得回響月季切花失水脅迫的不同EXPANSION家族成員，並從轉錄調節的層面探討了EXPANSINs在回響失水脅迫調節月季花瓣細胞擴展中的分子機制，主要結論包括： 1、獲得了月季切花不同EXPANSION蛋白基因RhEXPA4/5/6/7等成員，其在花瓣中回響失水具有不同的表達模式；RhEXPA4受失水脅迫明顯誘導；在月季花朵1~6級的開放過程中，RhEXPA5/6/7這3個擴張素蛋白基因都有表達，其中RhEXPA7的表達與花瓣快速擴展密切關聯；在2級花朵花瓣中RhEXPA7的表達被乙烯顯著抑制。 2、RhEXPA4參與月季切花失水脅迫耐性。利用VIGS沉默RhEXPA4的月季花瓣中顯著降低了花瓣鮮重和寬度的恢復速率及花瓣小圓片的恢復能力中，過表達RhEXPA4的擬南芥顯著增強植株的耐旱性。RhEXPA4的啟動子活性受乾旱、鹽脅迫以及ABA處理誘導。 3、RhEXPA4的過表達水平與轉基因植株耐性和植株形態密切關聯。RhEXPA4基因高表達量的擬南芥呈現出一個特殊的表型：莖稈縮短，葉片畸形捲曲，整個植株更加緊湊。轉基因株系葉片氣孔密度顯著低於野生型，而氣孔前驅細胞則明顯多於野生型。 4、RhEXPA4是RhNAC2的直接下游基因。RhNAC2沉默的月季花瓣中RhEXPA4表達量降低，RhNAC2過表達擬南芥中RhEXPA4的同源基因AtEXPA1表達量升高。RhNAC2可以結合到RhEXPA4的啟動子區域上。 5、RhEXPA7參與了乙烯信號的回響，並可以提高過表達擬南芥的脅迫耐性；RhEXPA7轉基因種子萌發對ABA的敏感性明顯降低，而對NaCl的脅迫耐性明顯增加。 總之，在月季EXPANSION家族基因成員中，RhEXPA4和RhEXPA7基因是失水脅迫等條件下介導花朵逆境耐性和花朵正常開放的關鍵成員。
