樱桃砧木促进接穗早花作用机理研究

It has much economic benefits for cherry to be in full bloom and bring new variety to market. In production people usually use pruning, girdling, spraying growth regulator and other methods to increase the amount of flowering, which increased the cost of production and production difficulty virtually. To some extent, the early blossoming Cherry rootstock can promote the scion to harvest earlier and save production cost. Currently, the molecular mechanism of how the cherry rootstock affect the number of scion florescence is still unclear. For the past few years, people found that many mRNA could regulate scion morphologic changes via long distance transmissiontransport, which might provide new guideline for the molecular mechanism research of scion-ear interactions. In this research, we are going to use the earlier bloom rootstock H10, H17 and H22 as material previlously selected by ourselves and grafted the same scion. Then detecting the influence on the key floral genes, based on which we analyzed the transcriptome of the rootstock and scion and then obtain the candidate genes by sequence analysis, function prediction and expression level analysis. Then the over-expression and RNAi vectors of the candidate genes are transformed into cherry and model plant, aim to get the key factor that could control cherry floral formation. After that we are going to verify whether the key genes regulate the flower number of scion by mRNA long distance transmission and detect the mechanism of how the rootstock influence the scion.

樱桃提早进入盛花期，能够促使新品种提前上市，具有一定的经济效益。生产上主要通过环剥、喷施生长调节剂等方法来增加成花量，无形中增加了生产成本和生产难度。樱桃早花砧木能在一定程度上促使接穗提前丰产，节约生产成本。目前关于樱桃砧木影响接穗成花量改变的分子机制尚不明确。目前研究发现一些mRNA能够由砧木远距离传递至接穗并调控其形态变化，为砧穗互作分子机理研究提供了新的方向。本项目拟选用前期选育的H10等早花砧木为试材，嫁接同一品种接穗，在检测砧木对接穗成花关键基因产生影响的基础上，对花芽分化期不同嫁接组合的砧木和接穗进行转录组测序，经序列分析、功能预测、表达量分析筛选出候选基因；在樱桃及模式植物对候选基因进行超表达和RNAi验证，获得影响樱桃成花的关键因子；最后验证关键因子是否以mRNA韧皮部远距离传递的方式对接穗成花量进行调控，探索砧木影响接穗成花的机制，最终揭示早花砧木对接穗成花的作用机理。

甜樱桃早花砧木对接穗成花特性产生影响与砧穗间相互作用有关，但其作用机制尚不明确。本项目以嫁接在不同樱桃砧木上的同一品种接穗为试材，对砧木影响接穗成花的关键基因进行筛选鉴定。具体结果如下：.1. 为了探索砧木对花期的影响，我们以嫁接在‘ZY-1’、‘马哈利’和‘兰丁2号’上的甜樱桃‘艳阳’为试材，调查统计4年干龄不同砧穗组合的接穗长势、花芽量及来年开花情况发现，嫁接在‘马哈利’上的接穗长势相对较壮，且开花时间较早，‘兰丁2号’与‘ZY-1’上接穗长势较为相近，其中嫁接在‘兰丁2号’上的接穗开花时间明显晚于其他两种组合；此外，从甜樱桃中克隆获得LEAFY、FT、AP1等10个成花关键基因，并对其与花期之间的关系进行了探索，证实不同砧木对接穗的花期及成花存在一定的影响且PaAP1基因与花期存在一定的关联；.2. 对3年生嫁接在 ‘吉塞拉5’和 ‘兰丁2号’上的同一接穗品种‘美早’的成花和结果情况进行调查显示，嫁接在‘吉塞拉5’砧木上的成花量显著高于嫁接在‘兰丁2号’砧木上接穗的成花量；对两种砧木上的‘美早’接穗韧皮部转录组测序分析，共筛选到281个表达差异基因，结合相关文献分析，瞬时表达等一系列验证，筛选出7个具有潜力的受砧木调控并可能参与接穗成花的候选基因；将这7个候选基因进行烟草转基因验证，并对其表型进行调查分析，最终筛选出1个能够显著促进成花的新基因PaKNOX，1个显著促进矮化的新基因641和1个显著促使植株叶片性状发生改变的转录因子603。.3. 不同砧穗组合转录组数据分析显示，差异表达基因中 IAA、GA、ABA 和 JA 下游响应基因表达存在不同程度的差异，利用不同浓度IAA、GA、ABA和JA对樱桃砧木进行喷施处理后对PaKNOX表达量进行分析，证实该基因不受这4种激素调控；利用CAPs等实验初步证实，该基因mRNA可能具有砧穗间远距离传递的能力。.综上所述，我们首次筛选到了1个受樱桃早花砧木调控，且具有远距离传递能力的成花调控新基因，为樱桃早花砧木促进接穗成花机理提供了新的理论基础。