茶是世界上消费量最大的饮料,越来越多的研究发现适当饮茶有助于身体健康。茶树是多年生常绿木本植物,除热带茶区外,茶树在秋季开始形成休眠芽以应对冬季的低温胁迫。冬季休眠是茶树的重要生存策略,并影响着茶叶生产及茶叶的经济价值。目前,对茶树休眠机理的研究还鲜有报道。本研究以不同休眠状态的茶树腋芽转录组分析为中心,以生长素和休眠相关基因在茶树休眠中的作用为切入点,深入揭示了茶树越冬芽休眠的分子机理。主要研究结果如下:1.鉴定和筛选了在休眠诱导及激素处理等条件下表达稳定的内参基因。本研究利用6个试验处理共94个试验样品检测了11个内参基因的表达稳定性,并利用4种不同的分析软件对所选基因的表达稳定性进行了综合排序。结果显示,茶树目前常用的内参基因Cs TUBULIN1、Cs ACTIN1、Cs18S r RNA1和Cs UBQ1在几乎所有的试验处理中都表现较差。而Cs PTB1、Cs EF1、Cs SAND1、Cs CLATHRIN1和Cs UBC1是5个最稳定的内参基因,适合在不同试验处理中作为q RT-PCR分析的稳定内参。2.利用RNA-seq技术对处于不同休眠状态的腋芽进行了转录组分析。在不同休眠状态腋芽转录组对比分析中获得了16,125个差异表达基因,在生物学过程聚类中,这些差异表达基因主要集中在细胞过程、单有机体过程、代谢过程、生物学调控、应激反应等类别;在细胞成分聚类中,主要集中在细胞、细胞器、膜和小分子复合体等类别;在分子功能聚类中,主要集中在结合和催化活性、核酸结合转录因子活性、运输活性和结构分子活性等类别。茶树腋芽休眠转换过程中显著差异表达基因鉴定、基因探针富集分析及基因调控网络关联分析显示,植物激素及休眠相关的MADS-BOXs和PEBP家族基因在茶树越冬芽休眠形成和解除中发挥重要作用。3.研究了生长素响应因子Cs ARF1在茶树越冬芽休眠中的作用。利用RACE技术克隆了一编码820个氨基酸的生长素响应因子Cs ARF1。生物信息学分析显示,Cs ARF1编码蛋白具有ARFs家族保守的N端DNA结合域和C端二聚化结构域,且中间区域富含谷氨酸、丝氨酸和亮氨酸,是一个定位于细胞质的具有激活转录功能的可溶性蛋白。Cs ARF1在茶树越冬芽深休眠和萌动期表达量较高,表明该基因可能与茶树越冬芽的休眠维持及解除密切相关。4.揭示了生长素相关基因表达变化与茶树越冬芽休眠形成及解除的联系。为全面了解生长素在茶树休眠中的作用,我们选取12个具有代表性的生长素相关基因,并检测了他们在茶树不同休眠和生长阶段,以及在休眠诱导和生长素拮抗剂处理条件下的表达变化。结果显示,这些基因在不同条件或处理下都有显著的表达差异。生长素浓度测定结果也表明,茶树顶芽和腋芽中的生长素含量均在休眠形成时期明显降低,而在萌芽阶段迅速升高。以上结果进一步证实生长素信号通路在茶树冬季芽休眠转换过程中发挥重要作用。5.茶树Cs FLOWERING LOCUS T(Cs FT)基因具有促进开花和调控生长的双重功能。Cs FT基因是PEBP家族中的重要成员,茶树Cs FT基因的两种转录本(Cs FTa,Cs FTb)被克隆,表达分析显示该基因与茶树休眠转换密切相关。进一步的功能验证表明,在杨树中过表达Cs FTa基因可以强烈地促进转化植株早开花,而Cs FTb基因过表达植株则抑制短日照诱导引起的生长停止和休眠芽的形成。对蛋白结构进行分析发现,Cs FT中的第100位氨基酸可能是与其他调控因子结合,进而调控植物开花的关键因子。6.茶树Cs MADS-BOX基因参与茶树休眠调控。茶树中两个Cs MADS-BOX基因被克隆,并进行了表达分析和功能验证。结果显示,Cs MADS-BOX1基因在休眠形成阶段下调表达,在休眠解除阶段上调表达。在杨树中过表达该基因抑制短日照诱导下的顶端生长点的生长停滞,但在低温诱导条件下过表达植株快速停止生长。这表明MADS-BOX1基因可能是调控茶树顶端生长点生长且对低温敏感的重要基因。