山楂软核性状形成的分子机理研究

绝大多数山楂种子外被一层坚硬的木质化的核皮，这不仅影响山楂的可食性，而且导致山楂种子层积两个冬季才能出苗。软核山楂是我国特有的珍贵山楂资源，其最突出特点是内果皮半木质化，种核质软可随果肉食用，种子层积一个冬季即可出苗。软核山楂性状形成的分子机理至今未明。本项目拟利用De novo转录组测序技术获得山楂果实的基因表达谱，基于Tag-seq数据分析软核山楂和普通硬核山楂在种核硬化期基因表达差异，并利用实时定量RT-PCR技术对差异表达的基因进行验证分析。在上述研究基础上，通过基因过量表达和沉默来分析种核硬化期在软核山楂果实中上调和下调表达基因的功能，探讨导致其差异表达的机制。本项目旨在揭示山楂软核性状形成的分子机理，为软核性状的利用奠定重要基础。

绝大多数山楂种子外被一层坚硬的木质化的内果皮，这不仅影响山楂的可食性，而且导致山楂种子层积两个冬季才能出苗。软核山楂是我国特有的珍贵山楂资源，其最突出特点是内果皮半木质化，种核质软可随果肉食用，而且种子层积一个冬季即可出苗。软核山楂性状形成的分子机理至今未明。本项目以内果皮开始硬化的山楂果实为试材，利用Illumina高通量测序技术对普通硬核山楂和软核山楂的果实转录组进行了测序分析，并利用实时定量RT-PCR对差异表达的基因进行验证。结果表明，1218个基因在两者之间存在显著的表达差异，其中被注释为C4H、HCT、C3H、CCR、CCoA-OMT、F5H、CAD、POD等木质素生物合成相关酶的编码基因，以及NAC、MYB、C3HL等对木质素合成基因具有调控作用的转录因子编码基因在软核山楂果实中转录水平显著下调。从山楂中克隆出Myb46转录因子的全长基因序列，通过转基因实现了山楂Myb46基因在苹果、烟草和拟南芥中的异位表达。转基因苹果植株与非转基因对照植株在表型上没有明显差异，但是过量表达山楂Myb46基因的苹果叶片木质素含量增加。过量表达山楂Myb46基因的拟南芥和烟草转基因植株均表现出植株矮小、叶片异常加厚、花粉育性下降等表型，且木质素含量显著增加。利用高通量测序技术对烟草转基因植株和非转基因植株进行转录组分析，表明山楂Myb46基因的异位表达导致烟草基因组中与木质素合成代谢相关的多个基因表达水平显著上调。本项目研究结果初步揭示Myb46基因转录水平的显著下调是导致山楂软核性状形成的原因。本项目已发表论文4篇，其中在SCI源期刊发表论文1篇。