课题基金 / 基金详情

组蛋白修饰相关基因CsPHD1调控茶树越冬芽休眠解除的功能及分子机制

批准号:
32102439
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
张可欣
学科分类:
茶学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
张可欣

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
芽休眠是茶树抵御冬季冻害的防御机制,春季越冬芽休眠的解除是影响名优茶生产的关键因素之一。PHD转录因子以组蛋白修饰的方式调控植物生命周期。申请人在‘龙井43’不同休眠状态的芽中发现了差异表达基因CsPHD1具有顶芽和腋芽高表达的组织特异性;不同物候期茶树品种CsPHD1的表达量均在芽休眠时最低,休眠解除时最高,且与芽休眠解除的早晚呈正相关;CsPHD1响应赤霉素(GA)和光信号。结果暗示CsPHD1参与越冬芽休眠解除。本项目拟运用免疫荧光的方法确认CsPHD1是否调控组蛋白修饰,运用ChIP-Seq挖掘被修饰的基因;利用过表达杨树植株明确CsPHD1的生理功能;利用过表达茶树愈伤组织进行ChIP-Seq并确定下游靶基因;通过酵母单杂交筛选、凝胶阻滞和双荧光素酶报告系统,明确CsPHD1的上游基因。本项目将阐明CsPHD1调控越冬芽休眠解除的分子机理,为早生优质茶树品种选育提供新的理论依据。
英文摘要
Bud dormancy is the defense mechanism of tea plants against winter freezing injury, and the dormancy release of overwintering buds is one of the key factors affecting the production of elite tea. PHD transcription factors regulate plant life cycle by histone modification. The applicant has found that a differentially expression gene CsPHD1 in buds of different dormancy states of 'Longjing 43' had tissue specificity of high expression in terminal buds and axillary buds. And in different tea cultivars, the expression of CsPHD1 was the lowest in bud dormancy and the highest in dormancy release, which was positively correlated with the time of bud dormancy release. Meanwhile, CsPHD1 responded to Gibberellin (GA) and light signal. These results suggested that CsPHD1 was involved in the dormancy release of overwintering buds. In this project, immunofluorescence will be used to confirm whether CsPHD1 regulates histone modifications and ChIP-Seq will be performed to dig out the histone modified genes. The physiological function of CsPHD1 will be characterized by overexpression transgenic poplar plants. ChIP-Seq will be performed by overexpression transgenic tea callus and the downstream target genes will be found. The upstream genes of CsPHD1 will be obtained by yeast one hybrid screening library and they will be verified by EMSA and DLR. This project will clarify the molecular mechanism of CsPHD1 regulating the dormancy release of overwintering buds. Meanwhile, it will provide a new theoretical basis for the breeding of early-sprouting and elite tea varieties.
茶树越冬芽萌发的早晚是决定春季绿茶价值高低的重要因素,越冬芽越早萌发,茶叶的经济效益越高。然而对比其他多年生木本植物来说,茶树越冬芽休眠与萌发的机制暂不清晰。本项目基于前期基础,从茶树CsPHD转录因子家族成员中发现了一条与茶树休眠解除和萌发相关的候选基因,并将其命名为CsPHD1。分析了CsPHD1的表达规律,探究了CsPHD1-ox转基因植物表型,筛选并确认了CsGI为其上游调控因子,CsKIN10为其互作因子。对CsGI的功能进行分析,确定了CsGI在越冬芽休眠和萌发过程中的表达规律,获得了CsGI-ox转基因拟南芥表型。主要结论如下:.1. CsPHD1定位于细胞核,在芽组织中的表达量显著高于其他组织。在茶树全年的芽组织中,CsPHD1只在春季越冬芽休眠解除和萌发期间高表达,在冬季休眠期间维持低表达。多年度的田间重复实验和人工气候室提前诱导茶树越冬芽萌发实验证实,其在不同物候期茶树芽组织中的表达规律均与芽萌发过程有关。.2. CsPHD1响应脱落酸、生长素吲哚乙酸、赤霉素、细胞分裂素6-苄氨基腺嘌呤、油菜素内酯、水杨酸和茉莉酸信号。还响应低温信号,低温抑制其表达,温度升高时,表达水平随之升高。.3. 由于现有技术手段无法获得长期稳定表达的茶树同源转基因材料,因此选择木本植物杨树作为受体进行异源遗传转化和基因功能分析,发现过表达CsPHD1不会改变植物幼年时期的生长发育表型。.4.筛选到CsPHD1上游调控因子CsGI,CsGI通过结合CsPHD1启动子区抑制转录。筛选到CsPHD1互作因子为CsKIN10,二者在植物体内外均可互作。.5. CsGI在茶树的芽组织中表达量最高;分别在冬季越冬芽休眠时期、夏季花芽分化时期和秋季驻芽形成时期呈现很高的表达峰值。利用不同物候期茶树品种进行多年度田间重复实验,均发现CsGI在越冬芽深度休眠时期表达水平开始升高,且转录水平达到峰值的时间节点均早于CsPHD1转录水平达到峰值的时间节点。综上,说明CsGI与越冬芽休眠解除过程有关。分析CsGI-ox过表达转基因拟南芥的表型,发现CsGI可以促进植物开花,还响应GA信号。
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