菊花DgLsL调控腋芽发育的机制解析

Chrysanthemum ranks one of the top four cut flowers and one of the top ten potted flowers in the world in terms of consumption. Production of standard cut chrysanthemum characterized by one flower per stem has to remove all lateral branches. But cultivars as potted chrysanthemum, is a trait of many lateral shoots by removing the tips. Cloning the key genes involved in branching of chrysanthemum will push the molecular breeding of new variety. The study try to construct RNA-seq, DEG, ChIP-PCR, EMSA and bioinformatics for transgenic chrysanthemum with DgLsL construct and wild type of chrysanthemum, and conclude the precise mechanism of DgLsL. Thus, this study will provide a potentially excellent genetic resource for genetic improvement of plant architecture in chrysanthemum.

菊花是世界四大鲜切花和十大盆花之一。单头切花菊的生产过程中需要将所有侧芽侧蕾人工抹除，而盆栽菊和地被菊的生产需人工摘心促进分枝。腋芽发育相关基因的获得，将大大推进少分枝切花菊、多分枝盆栽菊和地被菊新品种的培育进程。本申请项目拟以正义DgLsL基因转化菊花、反义DgLsL基因转化菊花和非转化菊花为材料，综合利用RNA-seq、DEG、ChIP-PCR、EMSA技术和生物信息学方法，获得DgLsL在转录水平上调控腋芽发育的直接下游靶基因并对其进行功能分析，进一步揭示DgLsL调控腋芽发育的机制。本申请项目的实施可为菊花株型遗传改良和最终实现株型的定向设计提供有效的基因储备。

菊花的分枝特性是其重要观赏性状之一。菊花侧芽发育相关基因的获得，将大大推进少分枝切花菊、多分枝盆栽菊和地被菊新品种的培育进程。本项目构建了正义DgLsL基因转化菊花和非转化菊花的转录组数据库，获得了差异表达 ESTs并进行 DgLsL下游靶基因预测；对DgLsL等侧芽萌发相关基因在侧芽形成过程中的时空表达特性及对外源激素的响应进行研究，结果表明去顶显著影响侧芽萌发相关基因的表达，但其表达量有不同的响应速度和变化幅度；DgLsL在去顶后24h内表达量迅速攀升，48h内恢复原有水平，对生长素源被切断和后续恢复的响应都非常迅速，表明其可能受到顶端生长素的直接诱导和调控；基于Label-free技术进行菊花去顶后侧芽伸长过程的蛋白质组学分析，在侧芽萌发过程中共成功鉴定出440种差异表达的蛋白质；去顶后24h与0h、48h与0h、48h与24h相比采集的侧芽差异表达蛋白数分别为219个、332个和97个，这些蛋白涉及侧芽生长过程的能量代谢、生物合成、信号转导和抗逆响应等。通过本项目的实施，进一步阐明了DgLsL调控侧芽发育的分子机制，为菊花株型遗传改良和最终实现株型的定向设计提供更多的有效基因储备。