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油茶是后期自交不亲和性的木本食用油料树种。本课题组在前期的研究中,构建了油茶自交和异交雌蕊转录组数据库,并进行了深入的生物信息学分析研究。分析发现:油茶自交和异交的众多差异基因富集在几个重要植物激素代谢途径,茉莉酸信号转导途径是其中之一。为进一步探明油茶自交不亲和性的分子机制,特别是茉莉酸信号转导途径与油茶自交不亲和性的关系,开展了对油茶茉莉酸信号转导途径的相关基因和功能的系统研究,并探讨了茉莉酸类物质对油茶花粉管萌发及花朵开放进程的影响规律。本项研究取得如下主要研究结果:1.筛选并克隆了9条油茶茉莉酸信号转导的相关基因。从油茶自交和异交的转录组数据库筛选出9条茉莉酸信号转导的相关基因,并对这些基因进行了克隆。相关基因分别为:油茶茉莉酸-异亮氨酸合成酶基因CoJAR1、油茶茉莉素受体蛋白基因CoCOI1、油茶茉莉酸响应抑制因子CoJAZ1、油茶转录激活因子CoMYC2、油茶转录激活因子CoMYC4、油茶转录因子CoTIFY6B、油茶转录因子CoTIFY9、油茶转录因子CoTIFY9-like、油茶转录因子CoTIFY10A;各基因的全长 CDS 序列长度分别为:1770 bp、1776 bp、702 bp、1455 bp、1947 bp、1197 bp、663 bp、639 bp、885 bp,分别编码 589、591、233、484、648、398、220、212、294个氨基酸。分析发现,9个蛋白均具有典型的保守结构域,与茶树相关蛋白亲缘关系最近。2.揭示了油茶茉莉酸信号转导相关9条基因的表达模式。CoJAR1、CoMYC4、CoTIFY6B、CoTIFY9基因在花药中显著表达;CoCOI1、CoTIFY10A基因在花粉中显著表达;CoJAZ1、CoTIFY9-like基因在子房中显著表达、CoMYC2在花丝中显著表达,在花粉中显著不表达。9条茉莉酸信号转导基因在自然状态下累积部位不同。在油茶花柱中,自、异交授粉后的CoJAR1表达趋势一致,但自交授粉的表达量显著低于异交授粉的表达量;CoJAZ1在自交24h时极显著表达,随后下降;CoMYC2、CoMYC4在自交24h极显著表达。在油茶子房中,授粉后上述9个基因呈现相似的表达模式,呈“双峰曲线”表达趋势:2～12 h表达量升高,24h回落,36h表达量再次升高,48h后逐步降低。表明油茶的茉莉酸信号转导参与了自交授粉过程,从而参与植物防御过程,花粉管在花柱中缓慢生长时,子房可能接收到JA信号,启动了抑制自交花粉管生长的分子机制。3.茉莉酸信号转导相关基因的原核表达和亚细胞定位。将基因与带有His标签的pCold-TF载体重组,通过IPTG诱导了重组蛋白的小量表达。并将基因与带有GFP荧光的载体蛋白融合,激光共聚焦观察其荧光表达部位,CoJAR1、CoCOIl、CoJAZl重组蛋白在细胞核中表达,CoMYC2、CoMYC4、CoTIFY6B、CoTIFY9、CoTIFY9-like、CoTIFY1OA 蛋白在内质网中表达。4.茉莉酸信号转导相关基因的真核表达。将相关基因转化拟南芥获得拟南芥过表达植株,结果显示与野生型植株相比无明显表型差异。内源激素测定发现,过表达植株的JA含量无明显变化,茉莉酸甲酯、乙烯合成酶和赤霉素含量存在差异,其中CoCOI1、CoMYC2、CoMYC4过表达植株的MeJA含量较野生型植株存在显著差异,CoCOI1、CoJAZ1、CoMYC2、CoMYC4过表达植株的ABA含量比野生型略高,CoCOI1、CoAZ1、CoMYC4过表达植株的ACCS、GA3含量较野生型植株存在显著差异,表明这些基因参与了茉莉酸与其他激素的互作,共同调控植物的生长发育。5.茉莉酸和茉莉酸甲酯对油茶花粉萌发均具有抑制作用。使用JA与MeJA对油茶花粉进行体外萌发试验,结果表明1.0 mM的JA、MeJA能明显抑制花粉管萌发与花粉管伸长,且茉莉酸的抑制效果更明显。茉莉酸处理下9条基因极显著表达,但在MeJA处理下,只有CoJAR1基因表达量有所提高。6.茉莉酸甲酯具有影响油茶花朵开放进程的作用。0.05 mM浓度的MeJA能够促进油茶从花蕾期到半开放的进程,缩短该阶段花朵开放所需时间;能够抑制油茶花朵从半开放到全开放的进程,延长油茶花盛开时间。自然条件（CK处理）下,随着油茶花朵开放进程的延伸,9条基因的表达量逐步提高,而在0.05 mM浓度MeJA处理下,青苞可能提前响应了茉莉酸的信号转导,基因表达量极显著高于CK,但随着花朵的开放,基因的表达量逐步降低。这与外源激素喷施的结果一致。即0.05 mM的MeJA能够加快油茶花从花蕾期到半开放时花朵的发育,延缓从半开放到全开放的发育过程。综上所述,油茶茉莉酸信号转导相关基因参与茉莉酸信号转导机制,参与了油茶自交不亲和的分子机制,可能通过参与花柱-子房的信号识别与互作机制,从而在油茶自交不亲和中发挥重要作用。且茉莉酸类物质能够抑制油茶花粉的萌发,调控油茶花朵的开放进程。