月季是全球第一大切花,花朵的开放品质是其观赏价值的决定因素。在采后贮运过程中,来至外界和切花自身产生的乙烯可使月季切花出现开放过速、花瓣畸形等异常开放的表型,严重降低了花朵的开放品质,导致严重损耗。迄今为止,乙烯影响月季花朵开放的调节机理尚不明确。因此,筛选和鉴定月季花瓣中响应乙烯、影响月季花朵开放的重要调节基因,了解其作用方式,对于阐明乙烯在月季切花采后品质维持中的作用机理具有重要的科学意义,并对进一步的月季采后品质遗传改良和新型保鲜技术开发具有潜在的应用价值。本试验以月季切花品种’Samantha’为试验材料,通过对乙烯响应的月季花器官转录组数据和基因芯片数据的分析,结合表达验证,筛选到1个受乙烯显著上调的基因RU00731。通过RACE方法克隆到该基因全长,其ORF区包含651个碱基,编码一个包含216个氨基酸的HB家族转录因子,将其命名为RhHB2。根据序列分析,RhHB2具有保守的Homeodomain和leuciezipper结构域,属于HB转录因子超家族中的HD-Zip Class Ⅰ转录因子亚家族。同源性分析表明RhHB2与拟南芥的AtHB7和AtHB12具有较高同源性。RhHB2蛋白定位在细胞核中,具有转录激活活性,且C-端为转录激活区域。同时发现,RhHB2自身能够发生二聚化。RhHB2基因在花朵开放前期的各花器官中均表达较低,花朵开放后期主要在雄蕊、花瓣和雌蕊中表达。在月季花瓣中,RhHB2基因表达量随月季开放进程逐渐增加。乙烯和失水处理可以显著诱导RhHB2基因的表达。通过VIGS技术在月季花朵中沉默RhHB2后,花朵的开放进程略慢于对照植株。花朵的高度无明显差异,但花朵直径明显降低。在花瓣中沉默RhHB2基因,沉默样本与对照TRV相比,花瓣衰老进程未见明显加速或延缓。然而,RhHB2沉默后花瓣面积显著降低,表明RhHB2对花瓣扩展起正调节功能。在RhHB2沉默花瓣中,RU08526(sugar transporter)、RU22926(Cellulase)和RU05224(expansin)基因被显著上调:RU06454(Endoxyloglucan transferase)和RU02382(Extension)基因被显著下调。因此,月季花瓣中RhHB2基因可能通过调节与细胞扩展相关基因的表达进而影响了花瓣的扩展。RhHB2基因在拟南芥中过表达后,植株叶片而积显著大于对照植株,主茎较粗,花瓣面积和角果数均显著大于对照。解剖观察表明,转基因植株的叶片表皮细胞大小与对照植株无明显差异,但叶片维管束周围的细胞异常增殖,细胞数明显高于对照,表明RhHB2丛因可能也影响细胞分裂。进一步通过RT-PCR检测了转基因拟南芥中11个与GA合成和降解相关基因、15个与细胞分裂和扩展相关基因的表达,结果表明过表达植株中GA2ox2、GA20x6、KLUH/CYP78A5、AN3、CYCD3;2和CYCA2;3的表达明显高于对照植株;SIAMESE(SIM)和CYP79B2的表达显著低于对照植株。这些基因参与GA降解、生长素的合成,细胞周期调节以及细胞的内源复制进程,表明RhHB2可能涉及到细胞生长的多个环节,具有比较广泛的功能。综上所述,RhHB2可能通过调节细胞分裂和细胞扩展相关基因的表达,影响到月季花瓣的扩展,进而影响到花朵的开放。