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茶树(Camellia sinensis(L.)O.Kuntze)是我国重要的木本经济作物,由于其茶叶和茶花中富含的天然药用成分对人类具有多种保健功效和营养价值,因此,目前对茶树经济效益的开发主要集中在茶叶和茶花营养成分的提取、分离纯化和深加工等方面。其中,茶树花芽从分化到果实成熟会持续一年之久,这种全年漫长的生殖生长势必会与茶树芽叶的营养生长争夺有机物和养分,而开花是茶树由营养生长阶段向生殖生长阶段的过渡,因此,有必要解析茶树成花转变的分子机制,合理的控制开花时间,从而获得高产高质的茶叶和优质的茶花,为茶产业的完善和发展提供理论支持。在植物成花诱导的调控途径中,CO 和SVP(SHORT VEGETATIVE PHASE)基因分别在光周期途径和温度途径中发挥着至关重要的作用。其中,CO基因作为光信号通路中的桥梁基因,控制着光信号向成花信号的转变。而SVP基因作为典型的MADS-box转录因子参与温度调控路径,通过激活或抑制下游成花基因的表达而调控开花。为了阐明茶树CaCOL4和CsSVP基因在植物成花转变中的功能。本研究以陕西茶树代表性品种“紫阳槠叶种”(Camellia sinesis cv.Ziyangzhong)为材料,利用同源克隆结合RACE技术从茶树幼叶中克隆CsCOL4基因的cDNA全长,并进一步对CsCOL4和茶树CsSVP基因进行生物信息学分析和系统进化分析;再通过实时定量PCR研究其表达特性;最后过量表达拟南芥对其进行功能分析,以期初步揭示这2个基因在茶树成花转变过程中的调控机制。主要结论有:1.以“紫阳槠叶种”幼叶为实验材料,利用同源克隆结合RACE技术成功克降到长度为732 bp的同源保守片段、598 bp的3’末端和341 bp的5’末端,进一步序列拼接得到长度为1434 bp的cDNA全长。该基因起始密码子为ATG,终止密码子为TAA,其CDS序列长度为1080 bp,可编码359个氨基酸。经BLASTN比对和生物信息学分析,该基因与NCBI数据库中烟草(Nicotiana attenuata)、番薯(Ipomoea nil)、葡萄(Vitis vinifera)、可可(Theobroma cacao)等多个物种的COL4同源蛋白高度相似,且N端具有两个完整的B-box锌指结构域,其构型均表现为C-X2-C-X8-C-X7-C-X2-C-X4-H-X8-H(X代表任意氨基酸),C端具有高度保守的CCT结构域。因此命名为CsCOL4,GeneBank登录号为MH479450.1。2.对CaCOL4和CsSVP编码蛋白进行生物信息学和系统进化分析,结果表明CsCOL4和CsSVP基因分別属于CO基因家族和MADS-box转录因子;这2个蛋白均为亲水性蛋白且均以丝氨酸磷酸化为主。系统进化分析显示CsCOL4和CsSVP编码蛋白结构保守且与进化树中各物种的亲缘性划分符合植物系统分类学,与杜鹃花目植物相似性最高,与葡萄科植物葡萄也有一定的相似性;此外,COL4和SVP同源蛋白间的同源性与各物种间的亲缘关系呈正相关。3.实时定量PCR结果显示,CsCOL4和CsSVP基因在茶树茎、幼叶、早期花芽、晚期花芽和果实中均有表达,但表达量有一定的差异。CsCOL4基因主要在幼叶和茎中高度表达,在早期花芽、晚期花芽和果实中的表达量逐渐降低;CsSVP基因在早期花芽中的表达量最高,其次是茎和幼叶,在晚期花芽和果实中的表达量相对较低。由此推测,CsCOL4基因只有在叶片中高度表达才能启动下游FT基因的转录,从而调控开花时间;而CsSVP基因可能主要通过参与调控花分生组织的形成来调控开花时间,其次参与调控植物营养生长过程。4.过量表达拟南芥结果显示,35s::CsCOL4和35s::SCsVP转基因拟南芥抽薹时间和开花时间均显著提前。35s::CsSVP转基因植株抽薹时莲座叶叶片数量明显减少,且叶片瘦小、生长缓慢。表明CsCOL4和CsSVP基因均可促进拟南芥提前抽薹开花,其中Cs.SVP基因在促进植株早花的同时还具有降低莲座叶数量、抑制其营养生长的功能。此外,35s::CsCOL4和35s::CsSVP转基因拟南芥顶端花数量显著增多,表明CsCOL4和CsSVP基因还具有参与调控花分生组织形成的功能,且CsSVP作用效果更显著。5.实时定量PCR进一步检测35s::CsCOL4和35s::CsSVP转基因拟南芥中开花时间相关基因的表达,结果显示35s::CsCOL4和35s::CsSVP转基因拟南芥中FT和SOC1的表达水平均明显升高,且35s::CsSVP转基因拟南芥中开花负调控基因FLC的表达水平明显降低。表明35s::CsCOL4转基因拟南芥出现的早花现象可能是由过表达CsCOL4而促进FT和SOC1的表达所致;35s::CsSVP转基因拟南芥出现的早花,可能是由过表达CsSVP而促进FT和SOC1的表达,抑制FLC的表达所致。