苹果MdCoL与MdDREB2基因通过介导ABA生物合成影响苹果柱型性状形成的分子机制

MdCoL is the main gene that regulates the formation of columnar habits, but its regulation mechanism is still not clear. Our previous study found that the content of ABA in the tip of columnar apple was higher than that of standard type, and MdCoL can increase the content of ABA in the callus. It was found that MdCoL and ABA synthesis regulation gene MdDREB2 can be interacted by Y2H and BIFC. Based on previous research, we analyzed the role of MdCoL, MdDREB2, MdNCED6 and MdNCED9 (MdNCED6/9) in columnar apple buds and shoots by qRT-PCR. Then we will make use of Y1H, EMSA, luciferase reporter system, MdCoL and MdDREB2 transgenic apple to explain how MdCoL and MdDREB2 regulate MdNCED6/9 expression and then affect ABA synthesis, thereby affecting the performance of apple columnar traits, in order to reveal the formation mechanism of apple columnar traits. The completions of this project have important significance on revealing the formation mechanism of columnar traits, molecular breeding of columnar apple and enrichment of ABA biosynthesis.

MdCoL是调控苹果柱型性状形成的主要基因，但其调控机理尚不清晰。我们前期研究发现，柱型苹果茎尖中ABA含量高于普通型苹果，且转MdCoL能够增加苹果愈伤组织中的ABA含量，通过酵母双杂交和荧光双分子互补初步发现MdCoL与ABA合成调控基因MdDREB2能够互作。本项目在前期的研究基础之上拟通过荧光定量初步分析MdCoL、MdDREB2、ABA合成关键基因MdNCED6和MdNCED9（MdNCED6/9）在柱型苹果芽和新梢中的作用，通过酵母单杂交、EMSA分析、荧光素酶报告系统、转MdCoL和MdDREB2基因苹果进一步对MdCoL与MdDREB2如何调控ABA生物合成关键基因MdNCED6/9的表达以及ABA的生物合，进而影响苹果柱型性状的表现进行研究，以期揭示苹果柱型性状形成机理。本项目的完成对于阐述柱型性状的形成，柱型苹果分子育种以及丰富ABA生物合成的调控具有重要意义。

柱型苹果具有节间短，短分枝，腋芽萌发为大量短枝，很少或无侧生长枝的特点，这种树型十分适合高密度种植且减少劳动力，与普通型苹果相比柱型苹果很少需要进行修剪，便于机械化管理。MdCoL是控制苹果柱型性状的关键基因，但关于MdCoL调控苹果柱型性状形成的机理尚不清晰。本研究在前期的研究基础之上进一步明确了MdCoL是调控苹果柱型性状形成的关键基因，确定了柱型苹果相比普通型苹果具有更高浓度的ABA含量以及ABA能够反馈调节MdCoL的表达。明确了MdCoL能通过与MdDREB2互作共同调控ABA合成关键基因MdNCED6/9的表达，从而促进ABA的生物合成，高ABA的含量可能抑制了柱型苹果芽和侧枝的伸长，从而导致了柱型苹果具有长侧枝少的表型。此外，我们还发现ABA与BR能够共同调控MdCoL的表达。该项目的研究第一次从ABA的角度对苹果柱型性状的形成进行了研究，为进一步阐明苹果柱型性状的形成奠定了基础，为柱型苹果的分子育种提供了一定的理论基础。