持绿特性差异国槐及其芽变体叶绿体基因组与蛋白质组学比较

不同植物品种在低温条件下叶绿素合成与分解性状表现存在很大的差异，持绿特性的表现进一步会影响到光合产物积累而影响其生物产量。本研究选用低温持绿性状差异显著并且稳定表达的绿槐、黄金槐两个品种的国槐为研究材料，分别提取完整叶绿体，分离DNA开展基因组测序；对低温条件下不同发育阶段两个品种的叶绿体进行蛋白质双向电泳，获取低温下不同阶段叶绿体蛋白质组学图谱信息；再利用基因敲除技术用拟南芥进行初步的基因功能验证。本项目通过两个品种叶绿体的比较研究，将在国际上首例报道两个国槐品种的叶绿体基因组，也将得到国槐在低温下持绿性状叶绿体蛋白质组的表达差异，有望探明黄金槐低温下不能持绿的突变位点是否在叶绿体基因组，揭示国槐持绿特性与温度的关系、持绿基因功能及其核质互作遗传机制，为低温下叶绿素合成与分解关键调控途径的探索提供实验依据，为抗冷害植物品种及园林树种的选育提供新的思路。

持绿特性有差异的不同植物品种在叶绿素合成与分解代谢方面的表现存在很大的差异，进一步会影响到光合产物积累而影响其生物产量。黄金槐是国槐的非持绿芽变体，叶片及枝条有着显著的表型差异。色素含量测定显示突变体出现了叶绿素合成滞后、分解提前的现象。显微及亚显微结构研究发现黄金槐叶绿体中的质体小球、基粒类囊体组装发育过程与原种有显著差异，推测可能与叶绿体色素代谢调控网络有关。. 为更快探索可能的调控网络，进一步利用Solexa系统对槐树两个样本的denovo RNA-seq转录组测序，分析了两个品种之间的基因表达差异，最差异基因挑选出715个；运用iTRAQ技术分析了两个品种间叶片发育过程的四个时间点蛋白质组学差异，map到240个KEGG pathway，差异表达蛋白3819个。高通量组学分析显示黄金槐失去持绿表型的调控网络变化主要表现在叶绿体类囊体膜蛋白、质体小球转化片层组装、叶绿体色素合成途径、生长素代谢通路等方面。本研究为探索持绿特性网络化调控体系及核质互作遗传机制研究提供了理论基础。