结缕草属植物CBF基因多样性及其与种质抗寒性的关系

结缕草是我国重点开发的草坪草。由于抗寒性弱的缺陷，培育或筛选抗寒性强的品种是结缕草研究的重要内容之一。我国结缕草种质资源丰富且存在明显的抗寒多样性，研究这种抗寒多样性的分子机理对抗寒育种研究有重要意义。近年来关于植物抗寒的分子机制研究揭示，转录因子CBF在植物低温适应性调节中起重要作用，CBF基因簇可能是抗寒性状的重要QTL位点之一。由此推测，结缕草种质中CBF基因与抗寒性关系值得研究，目前尚未有报道。本项目将以不同地理起源、抗寒性状有差异的多份结缕草种质为材料，对其CBF基因的结构、功能和表达模式进行比较研究，分析结缕草种质中CBF基因的多样性。通过实施本项目，将获得结缕草CBF基因多个，明确结缕草属植物中CBF基因的结构、表达特征及其与种质抗寒性的规律性关系，研究结果将对结缕草的抗寒育种有重要辅助作用。

结缕草（Zoysia Willd.）是一类在全球范围内广泛种植的暖季型草坪草，绿期短的问题限制了其在温带地区的广泛应用。研究抗寒机制并提高抗寒能力是结缕草育种研究的重要内容之一。植物转录因子DREB1/CBFs基因簇是拟南芥、大麦、黑麦、小麦等物种中的重要抗冻QTL位点，结缕草CBFs与种质抗寒性关系值得研究。本项目采用Illumina 测序技术对‘Meyer’结缕草和‘马尼拉’结缕草的转录组进行测序，获得了DREB基因家族的多个基因信息，其中包括9个CBFs基因（4个含全长编码区序列）。在25℃条件下，9个CBF基因在根、匍匐茎和叶中均有表达，在18℃、12℃、和4℃不同低温条件下，其中的8个基因受不同程度诱导表达，并随温度的降低表达量呈递增趋势。在4℃低温胁迫下，多数基因在2h～24h内保持上调表达，72h恢复到接近常温水平。不同基因在表达量、低温敏感程度和低温响应时序上有差异。在‘Meyer’和‘马尼拉’两份种质中，CBFs基因编码区的核苷酸序列和氨基酸序列略有差异，叶片中CBFs基因的表达对低温的响应模式相似，但表达量有差异。更多种质的CBFs基因的表达模式研究正在进行中。项目还获得了‘Meyer’结缕草和‘马尼拉’结缕草的转录组数据，通过比较分析物种质在4℃度低温条件下胁迫2h 和72h后的转录组差异，获得了大量的低温差异表达基因信息。基于转录组信息，本项目还克隆获得了两个DREB2基因、一个DREB4基因和两个LEA/dehydrin 基因，研究了它们的逆境响应模式和功能，获得了一些结果。总的来说，本项目较好地完成了预计内容，结果为进一步研究结缕草抗寒机制和育种提供了新的平台。