课题基金 / 基金详情

南北芍药种质的需冷量差异分析及关键调控基因筛选

批准号:
31600567
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
张佳平
依托单位:
学科分类:
园林学
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
夏宜平、李丹青、吴昀、张娇、戚俊、周泓、任梓铭

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
“芍药南移”是我国经典的园林植物与观赏园艺学问题,具有重要的理论与实践意义。因江南地区冬季温度较高而冷量积累不足,导致地下芽休眠解除发生障碍,翌年开花不良甚至退化,严重阻碍了芍药的更广泛应用。本项目拟选择我国南北地区的芍药种质,通过比较需冷量差异,筛选需冷量最高和最低的芍药种质,对其地下芽进行转录组测序,构建关键休眠阶段的基因文库。将芽休眠相关基因分为环境响应、生理代谢和细胞生长发育三类基因,分析表达和调控关系,并与形态和生理观测相关联,探讨最高和最低需冷量种质地下芽休眠解除的生理与分子调控途径。以上述研究为基础,将低温响应基因作为重点候选对象,筛选SOC1、AGL、LHY和CCA1等可能调控芍药需冷量特性的关键基因,并进行表达验证和全长克隆。最终通过高需和低需芍药种质关键基因表达和调控的对比研究,探讨造成需冷量差异的深层原因,以期为选育低需冷量的芍药种质奠定基础,促进“芍药南移”的实现。
英文摘要
The Southward Plantation of Herbaceous Peony (Paeonia lactiflora Pall.) is a classic problem of landscape plants and ornamental horticulture with great theoretical importance and practical significance. The lack of chilling requirement (CR) for herb peony because of the warmer winter in south region of the Yangzi River, results in dormancy release obstacle of underground renewal buds, poor flowering performance in the next year, and even degeneration of growth and flowering year by year. The south and north herb peony germplasms will be introduced to compare the difference of their CRs for releasing bud dormancy in this project, and the herb peonies having the highest and lowest CRs will be singled out. By performing the transcriptome sequencing for underground dormant buds of this two specific herb peonies, we will construct the gene libraries regarding four key dormant stages. Thereafter, the differentially expressed genes (DEGs) will be divided into three categories in terms of their possible functions: environmental response, physiological metabolism, and cell growth and development. The expression and regulation patterns of these genes will be analyzed correlatively with the morphological and physiological traits. Accordingly, the difference of physiological and molecular regulatory pathway for bud dormancy release between the highest and lowest CRs will be deduced. Among of which, we will specially focus on the chilling responsive genes including SOC1, AGL, LHY and CCA1, etc., which would possibly regulate the CR trait. The expression of these key genes will be verified, and full length of one or more genes will be cloned. Finally, the detailed causes of CR difference will be clarified according to the comparison of expression and regulation of these key genes. Information obtained from this study will provide the foundation for breeding purpose of low chilling requirement herbaceous peony, and therefore promote the realization of the Southward Plantation of Herbaceous Peony.
芍药是我国重要传统花卉,“芍药南移”是推动我国北方著名花卉向江南、华南园林中推广应用的重要代表案例。本项目立足位于中国低纬度地区北缘的杭州和浙江,对芍药进行了如下几方面的研究:(1)通过翻阅典籍和实地考察,进一步调研芍药在杭州和浙江的种植历史、应用现状和当前存在的主要问题。(2)根据长期定量评价(long-running quantitative observation, LQO)和多准则决策(multi-criteria decision making, MCDM)的评价体系,对30个品种进行适应性评价。结果表明在杭州地区建议推广使用‘奇花露霜’、‘杭白芍’和‘美菊’等休眠期短、观赏性好的品种。利用严谨的“LQO+MCDM系统”可以全面、可靠地评价园林植物引种后的综合表现。(3)依据综合评价结果,从30个品种中选出6个芽休眠表现具有显著差异性的品种,进行需冷量评价和最优评价模型筛选。Utah模型被证明是低纬度地区评估芍药需冷量的最优模型,其数据显示来自浙江磐安的‘杭白芍’是典型的低需冷量芍药种质(685.5-746.0 CUs),而来自山东菏泽的‘珠光’是典型的高需冷量种质(1017.0-1062.0 CUs)。(4)根据‘杭白芍’休眠芽的Illumina测序结果,从66个温度和光周期响应基因中发现,SUPPRESSPOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1(SOC1)和WRKY DNA-BINDING PROTEIN 33 (WRKY 33)的表达模式变化与需冷量满足时期变化在不同年份保持一致,很可能参与调控‘杭白芍’的需冷量高低和满足时间的早晚,即参与调控芽生理休眠的解除和生态休眠进程的完成。(5)通过田间观测、综合评价、低温处理、需冷量多年评估和休眠二代测序等结果,确认‘杭白芍’是特异性的低需冷量芍药种质,‘珠光’是典型的高需冷量种质,‘美菊’介于二者之间。对于这三个代表性品种开展了PacBio全长测序和跨越8个关键休眠时期、共72个样品的二代转录组测序,对调控芍药在暖冬气候条件下的芽休眠解除和需冷量特性的关键基因和通路进行进一步挖掘和探讨。本项目研究为芍药在杭州等我国低纬度地区的推广带来直接栽培经验、有效评价体系和优秀品种资源;也会加深低纬度地区栽培下的芍药地下芽休眠障碍的机理研究,促进低需冷量芍药种质的培育。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1016/j.scienta.2020.109175
发表时间: 2020-04
期刊: Scientia Horticulturae
影响因子: 4.3
作者: [Xiaobin Wang;Danqing Li;Dong Zhang;Xiaohua Shi;Yun Wu;Zhenyu Qi;Huaqiao Ding;Kaiyuan Zhu]
通讯作者: Xiaobin Wang;Danqing Li;Dong Zhang;Xiaohua Shi;Yun Wu;Zhenyu Qi;Huaqiao Ding;Kaiyuan Zhu
DOI: --
发表时间: 2019
期刊: 园林
影响因子: --
作者: [张佳平, 王小斌, 夏宜平]
通讯作者: 夏宜平
DOI: 10.1371/journal.pone.0218164
发表时间: 2019-06-13
期刊: PLOS ONE
影响因子: 3.7
作者: [Zhang, Jiaping, Zhang, Dong, Xia, Yiping]
通讯作者: Xia, Yiping
DOI: 10.1186/s12870-017-1205-1
发表时间: 2017-12-22
期刊: BMC plant biology
影响因子: 5.3
作者: [Zhang J, Li D, Shi X, Zhang D, Qiu S, Wei J, Zhang J, Zhou J, Zhu K, Xia Y]
通讯作者: Xia Y
JAs信号转导基因经MADS-box基因介导调控杭白芍地下芽生理休眠解除的机制研究
  • 批准号:
    LY23C160004
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    张佳平
  • 依托单位:
芍药PlOBP1参与茉莉酸信号通路调控芽生理休眠解除的分子机制
  • 批准号:
    32371933
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    张佳平
  • 依托单位:
PlDAM-PlSOC1互作调控芍药地下芽生理休眠解除的分子机制研究
  • 批准号:
    32071822
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    张佳平
  • 依托单位:
国内基金
海外基金