草莓Agamous基因内含子（FvAGI）长非编码RNA的鉴定及其在转FvAGI基因植株中的作用和机制研究

The proposed project is aimed at a better understanding of the function of a long non-coding RNA and the mechanism of gene regulation mediated by the first intron of the AGAMOUS (AG) gene in strawberry Fragaria vesca. We identified a candidate long non-coding RNAs (LncRNAs) from the first intron of FvAG and showed that this LncRNA exhibits tissue- and stage-specific expression in strawberry flowers. The function of this LncRNA is not known and is suspected to play a role in regulating FvAG expression. We produced transgenic plants by over-expressing this first intron (FvAGI) under the control of the Cauliflower Mosaic Virus (CaMV) 35S promoter. The transgentic strawberry plants showed sterility. We hypothesize that RNA-directed DNA methylation, perhaps mediated by the LncRNA, is involved in the sterile phenotype of the transgenic plants. Further cellular and molecular biology experiments will be used to define the cause of transgenic plant fertility and the role of LncRNA of FvAG in fertility regulation.

草莓生产中花发育很重要。Agamous基因控制配子发生，对草莓育种有潜在的应用价值。本项目旨在利用转草莓FvAgamous基因第一个内含子(FvAGI)的植株这一人工创造的类似不育突变体的新种质，研究FvAgamous基因(FvAG)对草莓花发育的影响，明确内源FvAGI 非编码RNA(LncRNA)特性，从细胞学和分子生物学的角度，探讨转化FvAGI不育植株可能的机理。本项目是申请人前期研究的深入和延续，试材独特，内容新颖，研究成果可解析FvAG基因功能和内含子作用，丰富AG基因及非编码RNA调控花发育的生物学理论，并为理解植株不育提供科学依据；同时可促进利用AG基因创建草莓不育系的核心种质分子设计育种的发展，为作物不育分子设计育种提供新思路，具有重要的理论和实践意义。

草莓生产中因花粉发育不良导致育性降低，而杂交育种中又因去雄导致工作量过大，因此研究草莓花尤其是配子体的发育十分重要。Agamous(AG)基因是控制配子发生的关键基因。本研究以自交二倍体草莓纯合系植株为受体,建立了一套快速稳定的草莓遗传转化方法；转化草莓FvAgamous第一个内含子(FvAGI)获得转基因不育植株，杂交研究显示不育类型为雄性不育，细胞学分析表明转基因植株花粉数目和活力均低于野生型，伴随有大量异形花粉；基因表达分析内源AG基因表达量下降；甲基化研究显示不育植株CpGs甲基化程度为0.8%；高通量测序结果表明有显著差异的已知miRNA有74个，新miRNA有147个，可能部分与花发育相关的小RNA参与了转FvAGI植株的不育性；FvAGI产生了LncRNA，有两个区域富含LncRNA，反义链转录，LncRNA与FvAG基因共表达；不同育性的种中不同类型花粉形态各有差异。本项目接收或发表标注该项目资助的论文3篇，其中ISTP 1篇，SCI 1篇，受邀在加拿大举行的第八届国际草莓大会上做分组报告，申报国家发明专利1项，获得植株新品种权1份，获得品种鉴定1份，获“江苏省农业科学院科学技术一等奖”1项，培养硕士研究生1名。本研究成果丰富了非编码RNA的数量及其调控花发育中的作用，为产生雄性不育植株提供了新的方法，该方法可用于如悬林木等花序较多，长期困扰市民的木本植物中，同时本项目产生的材料可用于草莓杂交育种的亲本，为品种选育提供更多的种质。