山茶花茉莉酸合成关键基因在耐寒中的作用及其调控机制解析

Camellia, with high ornamental value, is one of the ten famous flowers in China. However, most species in the genus Camellia are cold sensitive, which seriously restricting the camellia industrial development of China. In our previous study, we found that accumulation of jasmonic acid during cold acclimation might important for cold tolerance in C. japonica. To better understand the molecular mechanism of jasmonic acid participate in the cold acclimilation process, we are going to select candidate genes from the jasmonic acid biosynthesis pathway, verify gene functions and analyze the core cold response regions of the promotors. Furthermore, the upstream regulation network of the candidate genes will be investigated by Yeast one Hybrid, Electrophoretic Mobility Shift Assay and Dual Luciferase Reporter assay system. This study will help definitude the roles and regulation mechanism of jasmonic acid biosynthesis genes in cold response in Camellia japonica, which should be useful for developing cold tolerance germplasm, and provide novel breeding strategy.

山茶花是我国十大名花之一，极具观赏价值。然而，大多数山茶花耐寒性较差，严重制约着我国茶花的产业化发展。本课题组前期研究发现，茉莉酸累积可能在低温驯化增强山茶花耐寒性中起重要作用，然而茉莉酸合成在山茶花低温响应中的分子机理并不清楚。本项目拟从茉莉酸合成关键基因入手，验证功能并确定其启动子低温响应核心区域。利用酵母单杂交技术筛选直接作用于候选基因的上游转录因子并用电泳迁移实验加以验证，通过双荧光霉素酶报告系统分析上游转录因子对茉莉酸合成基因的调控模式。结合基因功能验证、上游反式作用因子的筛选及调控模式的分析，明确茉莉酸合成关键基因在山茶花耐寒中的作用及分子调控机理。通过本项目的实施，可以丰富对山茶花耐寒机理的认识，挖掘耐寒相关基因，以此为线索可开发功能标记应用于山茶花耐寒种质的筛选，为山茶花耐寒新品种的培育提供基因资源及理论基础。

茶花是我国十大名花之一，极具观赏价值，美中不足在于大多数山茶花耐寒性较差，严重制约了我国茶花产业发展。前期研究发现茉莉酸累积可能在低温驯化增强山茶花耐寒性中起重要作用。本项目从茉莉酸合成途径及茉莉酸合成前体路径相关基因入手，克隆得到耐寒相关基因CjAOS1、CjAOS2、CjSAD1及CjSAD2。在模式植物拟南芥中的功能验证表明CjSAD1及CjSAD2的超量表达能增强转基因植株对低温的抗性，表明以上基因在植物耐寒中起作用。克隆得到茉莉酸合成基因CjAOS1及CjAOS2启动子，通过酵母单杂交确定了转录因子WRKY71和MYB3可以结合到CjAOS1基因启动子并调控其低温表达。在对山茶花茉莉酸合成相关基因序列进行分析的时候，发现多个基因可能含有潜在的SSR标记位点。随后进行了基于山茶花转录组的genic-SSR分子标记的开发，并在山茶属植物中成功应用。且针对茉莉酸及脂肪酸合成途径基因位点开发的SSR标记在山茶花耐寒性状的聚类中起到了较好的效果，将为山茶花耐寒性状紧密连锁的SSR功能标记的开发奠定基础。该项目的实施为深入了解山茶花耐寒分子机理提供了线索，同时也为山茶花耐寒新品种的培育提供了基因资源及理论基础。