《茶樹ERF類轉錄因子家族的克隆及功能鑑定》是莊靜為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：茶樹ERF類轉錄因子家族的克隆及功能鑑定
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：莊靜
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物和非生物脅迫，尤其近年頻發的低溫凍害，嚴重影響茶樹的生長發育，從而影響茶葉的產量和品質。很多基因被這些脅迫誘導表達，以增強茶樹對逆境的抗性。轉錄因子是重要的一類調控基因，通過與順式元件作用調節植物對各種脅迫的適應。ERF類轉錄因子與植物細胞周期、生長發育及逆境脅迫應答有關，主要調節植物對激素、逆境等的分子應答反應，調控細胞的生長發育。本項目基於對小葉較耐低溫型茶樹'龍井43'和大葉低溫較敏感型茶樹'英紅9號'轉錄組高通量測序，開展茶樹ERF類轉錄因子基因表達和調控研究，分析茶樹ERF類轉錄因子的逆境調控網路，進而探討茶樹ERF類轉錄因子進化導致的功能分化。從'龍井43'和 '英紅9號'中分離50個以上ERF類轉錄因子，通過與相關順式元件體外結合和擬南芥轉基因研究，篩選抗逆性能強的茶樹逆境轉錄因子。本研究旨在解析茶樹抗逆轉錄因子的調控網路和複製進化機理；同時為茶樹抗逆育種奠定基礎。
結題摘要
植物在受到高溫、低溫、乾旱和鹽害等逆境脅迫時，ERF轉錄因子作為信號轉導因子被誘導並調控其它抗逆基因的表達。茶樹是一種重要的自然資源，也是我國重要的經濟樹種之一，茶樹種植受到來自於生物和非生物脅迫的挑戰。在茶樹中，ERF類家族轉錄因子參與了對茶樹生長發育和抗脅迫多方面的轉錄調控。本研究基於四個不同品種茶樹的轉錄組數據，對茶樹ERF類轉錄因子進行了全面的分析。檢索獲得89個擁有完整AP2保守域的茶樹AP2/ERF家族轉錄因子。這些轉錄因子被分入5個亞家族，即AP2、DREB、ERF、RAV和Soloist。茶樹CsAP2/ERF基因在四個品種茶樹中呈現相對穩定的表達水平。茶樹AP2/ERF基因與溫度脅迫相關。這些結果表明茶樹ERF類轉錄因子在茶樹中對於回響極端溫度脅迫可能發揮重要功能。 從種茶樹的cDNA中克隆得到CsERF-B3基因。利用實時定量PCR技術檢測該基因在茶樹根、莖、葉、花各組織和4種非生物逆境脅迫處理中的表達情況。該基因在茶樹根中表達量最高，並且均能快速回響非生物逆境脅迫。通過RT-PCR方法從茶樹‘迎霜’葉片的cDNA中克隆得到2個ERF類轉錄因子基因, CsERF-B1和CsERF-B4。CsERF-B1和CsERF-B4基因均受高低溫的誘導表達, 不同的茶樹材料, CsERF-B1和CsERF-B4基因表達有顯著差異。同屬ERF類轉錄因子的兩個成員在三種具有抗寒性差異的茶樹品種中的不同回響, 說明ERF轉錄因子在茶樹溫度脅迫調控中起重要作用。 本研究對茶樹中Hsf和WRKY轉錄因子家族進行了系統的分析。通過對茶樹轉錄組分析，鑑定出16個CsHsf熱激轉錄因子和50個含有完整WRKY保守域的茶樹WRKY轉錄因子。CsHsf和CsWRKY基因在無脅迫條件下在不同茶樹品種中的表達顯示差異。溫度脅迫促進或抑制所選CsHsf和CsWRKY基因的表達，同一亞族的基因也顯示出明顯差異。另外，本研究還開展了茶樹兒茶素代謝的研究，基於茶樹轉錄組數據，通過RPKM值分析得到217個差異表達基因，其中有150個unigenes是屬於類黃酮生物合成途徑的結構基因。茶樹葉片中兒茶素的組分含量與關鍵的基因表達結果進行了對比。結合轉錄組和生理指標分析，鑑定了參與類黃酮合成途徑的基因，並且對於兒茶素的生物合成提供了新的見解。
