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花香不仅提高了月季的观赏价值,而且为香料、香水等行业提供香味原料。然而,大部分现代月季品种的花香是缺失的。已有研究表明,转录水平的调控可以高效地改变植物的花香构成,有利于突破传统育种的缺点和局限。但是目前关于植物花香转录调控的研究非常少。本研究以课题组育成的、香味显著“超亲”的月季品种‘甜蜜的梦’和父本‘艾丽’、母本‘第一玫红’及另一香味变化不明显的同系F1子代‘情 歌’为材料,探究优势花香形成过程中的基因表达差异和转录调控机制等,主要结果如下:1)为了更准确地把握花香合成关键时间点或时期,以‘甜蜜的梦’为材料研究了月季花香合成随日节律及开花进程的变化。GC-MS检测结果显示,花香释放量表现出明显的日节律和开花进程变化,且分别在12:00、花的半开期达到最高;2)与亲本相比,萜烯类物质、尤其是单萜醇及其衍生物等合成水平的显著提高,促成了‘甜蜜的梦’优势花香的形成;‘甜蜜的梦’与‘情歌’相比,非加性表达基因、尤其是表达上调的基因显著增多,该类基因的GO功能富集显示,其‘萜烯类合成途径’、‘生长素运输、信号转导和响应途径’,以及‘转录调控’途径在‘甜蜜的梦’中发生了显著的改变;‘甜蜜的梦’中花香代谢和生长素相关途径上基因的差异表达情况,支持了该结果;双亲间的差异表达基因(DEGs)在‘甜蜜的梦’中发生了显著的富集、且数量远远多于‘情歌’;然而,其中的偏亲表达基因可能不是花香优势形成的直接原因,可能是参与形成了后者在花香提高和抗性降低之间的一种平衡;该类基因中的超亲表达基因促进了‘甜蜜的梦’中代谢途径的改变,其参与优势花香形成的作用机制可能跟生长素响应及转录活性改变相关。转录因子(TFs)的分析表明,双亲间转录活性确实存在显著差异,而这些差异表达的TFs又在‘甜蜜的梦’中发生了富集,支持了TFs在花香杂种优势中发挥重要作用的推论;3)将四个品种间及‘甜蜜的梦’开花阶段间的DEGs、包括TFs,同19种花香成分进行了权重共表达关联分析(WGCNA),鉴定了一些与单萜醇、苯丙素/苯环型物质等显著相关的基因。关联分析中的重点模块,如white模块、midnightblue模块等均富集了萜烯类等合成代谢途径、并显示出对生长素响应途径的富集,其中包含的TFs为进一步研究的重要候选基因;4)以‘月月粉’为材料,建立了借助嫁接手段的月季病毒诱导基因沉默体系,成功地沉默了月季花中香叶醇合成酶RhNUDX1基因。该方法在4或5周内即可观察花沉默的表型,比传统的方法短60-240d,此外沉默效率(47.4%)相比常规方法(10%-35%)也有很大提高;5)克隆了‘甜蜜的梦’与双亲及‘情歌’中RhNUDX1基因的启动子序列,发现在‘甜蜜的梦’中并没有发生结构改变;序列中包含了 MYB转录因子结合元件和生长素响应元件,支持了前面关于其杂种优势形成原因的推论。对WGCNA预测的7个TF基因克隆了全长,并在烟草中过表达,发现其中1个AP2/ERF类和1个MYB类TFs,TmMYB1和TmERF1提高了烟草叶片中的香叶醇异戊酸酯的含量;同时,通过月季“嫁接VIGS”,TmMYB1基因沉默的月季花中香叶醇的释放量显著降低,进一步显示了调控萜烯类合成的功能。然而,2个TFs并不能直接结合到RhNUDX1基因启动子上。综上所述,‘甜蜜的梦’中超亲、偏亲表达基因和非加性表达基因可能一起促成了花香优势的形成,作用机制可能跟生长素响应途径和转录调控因子的改变有关。在此基础上使用WGCNA工具预测了花香合成调控的TFs,试验结果验证了预测的正确性。本研究为月季花香合成调控的研究提供重要的参考,同时为采用基因工程手段进行月季花香的品种改良提供了思路和基因资源。