柑橘特异资源早实枳短童期性状遗传与分子机理研究

木本果树自播种到首次开花须经历数年甚至数十年童期，依赖嫁接或扦插等育苗手段扩大生产，杂交育种和重要性状分子机理研究受限长童期而效率低下。迄今为止国内外尚难对木本植物多年性童期分子机理给出确切解释。本研究以短童期变异资源早实枳为父本，单胚的克里曼丁橘为母本，构建了杂交群体和单、双亲遗传连锁图谱，但由于F1代在项目执行期间未渡过童期、无早花表型，无法对早花基因进行定位，遂采用基因组联合转录组比较、并逐个筛选候选基因的策略对早实枳变异原因和早花机理进行研究。重测序分析表明，早实枳与普通枳基因组差异远小于种间差异，其杂合位点数远低于枳橘杂种，纯合位点比例较金柑高，更远高于枳橘杂种，说明早实枳属于枳的种内变异，而非杂交起源；但两枳间的差异位点数较多，说明供试的普通枳不是早实枳的直系变异源。以转录组比较验证基因组可转录区差异，筛选到的变异总数大幅缩小，但涉及的基因总数变化不大。对成花转变期、含特异变异位点并发生表达量变化的转录本进行筛选，获得131个候选基因，其中102个与已知的功能基因同源，9个功能未知，20个无匹配。候选基因包含MYB、MADS和锌指蛋白等转录因子及参与染色质重构、激素调控和其它代谢途径的功能基因。说明早实枳的早花变异在突变发生后，一系列成花发育的分子过程都发生了相应的变化。进一步研究发现，FLC、FCA选择性剪切、LFY甲基化修饰化和AGL24的表达调控参与了阶段发育转变，并且发现成花关键基因FT在早实枳和普通枳实生苗中表达水平有差异、且组成不同，普通枳中存在FTa/FTb两个等位基因，而早实枳中为FTa纯合基因型，转基因实验表明FTa有早花功能，FTb无早花表现。且FTa转入普通枳过量表达获得了试管开花的转基因枳。可能早实枳中FTa纯合、表达水平高，可以不依赖FLC及LFY甲基化等阶段发育调控过程启动早花，而普通枳中FTb对FTa形成了竞争抑制，FT早期表达水平不足于启动成花因而童期延长，但这一假说仍有待通过F2代遗传分离群体定位分析进行检验。