GhWDS1调控非洲菊花瓣衰老的分子机制研究

Petal senescence is one of the decisive factors of flower quality, so that delayed petal senescence enhances the marketability of susceptible commodities such as cut flower and potted plants. Contrasted with ethylene dependent petal senescence, progress in understanding ethylene independent petal senescence has lagged behind. Gerbera is one of the most important cut flower in the global market, and its petal senescence is ethylene independent. Our previous analysis showed that Arabidopsis WDS1 is an important regulator of leaf senescence. We cloned the homolog of Arabidopsis WDS1 in Gerbera, and the down regulated expression of WDS1 in senescencing petal suggested GhWDS1 may be involved in regulating petal senescence in Gerbera. In this project, we will characterize the function of GhWDS1 in petal senescence in Gerbera. To understand the molecular mechanism of WDS1, we will identify the candidate of interaction protein and analyze the possible downstream genes. Our results will also be important for breeding of improving the flower quality.

花瓣衰老是观赏品质的决定因素之一，延迟花瓣衰老在园艺花卉上具有重要的经济价值。目前，对乙烯敏感型花瓣衰老的研究比较深入，而对于乙烯不敏感型花瓣衰老的研究相对滞后。非洲菊是世界五大鲜切花之一，其花瓣衰老属于乙烯不敏感型。我们的前期工作发现拟南芥WDS1是叶片衰老的一个重要调控因子，通过同源搜索克隆了非洲菊同源基因GhWDS1。通过分析其表达模式发现，GhWDS1很可能参与非洲菊舌状花花瓣的衰老。本研究拟开展GhWDS1在非洲菊花瓣衰老中的功能研究，并对其下游调控基因进行分析，探索乙烯不敏感型花瓣衰老的机制，研究也能够为非洲菊观赏品质的改良提供新的基因资源。

非洲菊花瓣衰老速度是其观赏品质的决定因素之一，延迟花瓣衰老在园艺花卉上具有重要的经济价值。本项目组前期研究发现，拟南芥AtWDS1是叶片衰老的一个重要调控因子，我们同源搜索并克隆了非洲菊同源基因GhWDS1。通过分析其表达模式发现，GhWDS1可能参与非洲菊舌状花花瓣的衰老。在此基础上，本项目按照研究计划书，开展相关研究，取得的主要结果如下：.1. GhWDS1定位于细胞核，在拟南芥野生型和wds1突变体中分别异源超表达GhWDS1基因，结果表明非洲菊GhWDS1基因与拟南芥AtWDS1功能不同，不参与到拟南芥叶片衰老过程中。.2. 建立了非洲菊离体花瓣培养体系，发现培养皿培养S4期离体舌状花花瓣的衰老过程与大田里非洲菊舌状花花瓣自然衰老过程更加接近，后续非洲菊花瓣的瞬时超表达实验采用培养皿培养S4期舌状花花瓣。.3. 通过在非洲菊舌状花VIGS沉默以及瞬时超表达GhWDS1实验初步确认GhWDS1可能抑制非洲菊花瓣衰老。.4.利用酵母双杂交方法从非洲菊cDNA文库中筛选与GhWDS1相互作用的蛋白，经比对后获得多个与GhWDS1具有潜在相互作用的蛋白。酵母双杂交以及双分子荧光互补实验结果进一步确认，GhRPT2a与GhWDS1在体外和体内均存在相互作用。其中GhRPT2a异源超表达拟南芥后可以促进拟南芥叶片衰老和花色素苷的积累，并且GhRPT2a超表达植株表现出严重矮化和花着生位置发生改变的性状。另外筛选到属于TCP转录因子家族的成员TCP7，推测TCP7也有可能参与GhWDS1调控非洲菊花瓣衰老的过程。.5.获得全长为 2102bp 的 GhWDS1 启动子序列。.综合上述研究结果，初步勾画了GhWDS1调控非洲菊花瓣衰老的潜在机理。本研究将进一步探究GhWDS1在非洲菊花瓣衰老中的功能和继续通过酵母单/双杂交筛选GhWDS1的互作蛋白，为深入研究非洲菊GhWDS1在花瓣衰老调控网络中的作用提供更多线索，并丰富对WD-repeat蛋白在植物花瓣衰老中功能的认识，也为非洲菊观赏品质的改良提供新的基因资源和理论依据，对于推动花卉产业化具有十分重要的现实意义。