桃休眠调控因子PpDAM5互作蛋白的筛选和功能鉴定

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休眠是多年生植物在冬季经受极端天气条件的重要过程,只有安全地渡过了休眠期,它们才能在接下来的时期正常生长和发育,并开始新的周期。在温带多年生植物中,环境诱导的休眠的开始和解除与生长的停止和恢复相协调。近年来的研究表明,ABA是植物调节休眠的关键激素,在休眠中起到了重要作用。MADS-box家族的转录因子具有调控植物生长发育的功能,其中,在桃中发现的SVP(SHORT VEGETATIVE PHASE)类基因Pp DAM5(dormancy-associated MADS-box)在自然休眠解除中发挥了重要作用,然而,尚未阐明桃(Prunus persica)中Pp DAM5的分子调控机制。SVP类基因通常作为开花抑制因子,Pp DAM5在花芽萌发开花过程中扮演什么样的角色值得探索。本试验以十年生‘春雪’毛桃花芽为试材,从生理和分子水平阐述了桃花芽的自然休眠机制。主要研究结果如下:(1)根据‘春雪’桃需冷量(Chilling Requirement,CR)累积和花芽萌发率,对花芽休眠进程进行了划分。自10月15日至12月10日处于自然休眠期,11月15日至12月10日处于自然休眠解除期(过渡期),12月10日之后处于生态休眠期。在整个自然休眠阶段,花芽生长发育缓慢甚至停滞,在自然休眠前期,花芽含水量持续下降,在11月15日达到最低,随后伴随着需冷量的满足,花芽进入自然休眠解除期,花芽含水量开始升高。在整个自然休眠时期,花芽质量变化不明显,在11月15日之后,自然休眠解除期花芽质量增加。(2)对Pp DAM5进行了休眠期表达量的分析发现,Pp DAM5在自然休眠期表达量达到最高,在11月15日之后下调,即在自然休眠解除期下调。ABA处理抑制了花芽萌发,并上调了Pp DAM5的表达。过表达株系Pp DAM5-OE表现出抑制萌发的表型。通过酵母双杂交筛选,我们在桃品种‘春雪’中分离了与Pp DAM5蛋白相互作用的BTB-TAZ域蛋白Pp BT3(BTB AND TAZ DOMAIN PROTEIN 3)。对Pp BT3基因组织特异性表达分析发现,Pp BT3在茎和种子中的表达量显著高于其他部位,另外Pp BT3基因在雌蕊和萼片中的表达量相对高于其他组织。在拟南芥中过表达Pp BT3促进种子发芽,降低At SVP表达,在Pp DAM5-OE株系中也发现了抑制ATBT3基因表达的现象。在含有1μM ABA的MS板上,Pp BT3-OE具有明显的抑制ABA促进发芽的抗性。另外,q RT-PCR实验表明,Pp BT3的转录水平在自然休眠解除期逐渐增加,这与Pp DAM5表达模式的趋势相反。我们的研究结果表明,Pp BT3通过与Pp DAM5相互作用调节桃芽的自然休眠解除,从而揭示了调节多年生落叶树花芽自然休眠解除的新机制。(3)通过酵母双杂交筛选,我们在桃品种‘春雪’中分离了与Pp DAM5蛋白相互作用的同为MADS-box家族的Pp CMB1(Pp MADS2)。我们对Pp CMB1进行了花的组织特异性分析,发现Pp CMB1主要在雌蕊和心皮中表达。Pp CMB1在拟南芥中的过表达株系与哥伦比亚野生型对照相比较,Pp CMB1-OE具有显著的促进早花的表型。我们的研究结果表明Pp CMB1促进了早花的功能在桃中生态休眠结束后,Pp CMB1可能通过与Pp DAM5的相互作用促进开花。
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