油茶冷驯化分子机制的初步研究
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摘要
植物的耐寒性是决定植物的地理分布以及作物生产的关键因素。植物在非冻结低温下的冷驯化过程有助于增强植物对冻结低温的耐受性。油茶是山茶属植物中分布最广的物种之一,广泛分布于长江流域及其以南的亚热带山区,是亚热带常绿阔叶林的代表性植物物种之一。与大多数山茶属植物相比,油茶具有较强的耐寒性,常用于培育耐寒的山茶品种,但是关于其耐寒性的分子机制还未见报道。此外,油茶是中国第一大木本油料作物。野生油茶是栽培油茶育种最重要的遗传资源。开发大量适用于野生油茶遗传多样性分析的分子标记,了解不同纬度与海拔野生油茶种群的遗传结构,有助于野生油茶遗传资源的挖掘与利用,促进油茶优良品种的选育。本研究对庐山和井冈山不同海拔的野生油茶叶片进行了转录组测序。基于转录组数据分析,发现了大量的简单序列重复(SSRs)、单核苷酸多态(SNPs)以及插入缺失(In Dels)位点。基于SNP位点构建的系统树显示庐山与井冈山的野生油茶间存在明显的遗传分化。庐山和井冈山不同海拔的野生油茶样本分别对应不同的气温条件。研究结果发现,当气温低于10°C,油茶叶片中的基因表达模式会发生明显变化,大量基因的表达水平会在低温下升高。与10°C及以上气温下油茶叶片中的基因表达水平相比,在2°C下发生差异表达的基因数量要多于5°C。此外,重要的调控植物冷驯化响应的CBF基因仅发现在2°C下差异表达。以上结果提示,随着温度的下降,油茶叶片受到的冷胁迫也逐渐增强,从而更多的与冷驯化相关的基因会发生差异表达。在这些低温下发生差异表达的基因中,跨膜运输蛋白基因是最主要的功能基因类群,而其中又以糖跨膜运输蛋白基因为主。本研究结果为深入了解油茶等常绿阔叶植物耐低温的分子机制奠定了基础。
引文