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枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.)是我国南方重要的常绿果树之一,与其它蔷薇科落叶果树如苹果、梨和桃等相比,枇杷开花具有独特的特性,它一般在秋冬开花,春季末或初夏果实成熟。目前市场上销售的枇杷均为二倍体,种子多且大,严重影响可食率。本研究团队通过多年人工筛选获得天然三倍体枇杷,对其通过观察和研究发现,三倍体枇杷不仅无核,而且生长势较二倍体枇杷更加旺盛,抗性更强。此外,有的三倍体枇杷如‘Q11’的花期也较二倍体枇杷提前,果实也成熟较早。因此早花三倍体品种选育成为枇杷育种的重要方向之一。但是,目前关于枇杷花期调控机制的研究报道很少,且都主要集中在二倍体枇杷方面,未见涉及三倍体枇杷花期调控的研究。本研究前期通过对二倍体和三倍体枇杷早、晚花品种(系)花发育的形态学观察和比较研究,确定了三倍体枇杷‘Q11’表现早花的关键时期;并对其生理分化期和形态分化期的花芽材料进行了转录组测序,根据其转录组数据获得的注释信息以及差异基因显著富集的代谢通路,鉴定出与三倍体枇杷成花相关的关键基因;基于转录水平的SPL基因家族分析,利用同源克隆和RACE技术克隆得到了调控三倍体枇杷花期的SPL3、SPL3-1、SPL4、SPL5和SPL9基因,并对其在不同倍性的早、晚花品种(系)中的表达模式和功能进行了初步探索。希望通过该研究初步认识三倍体枇杷成花的机制,为培育早花、早熟等枇杷品种提供理论依据,同时也为其它木本果树的花期调控研究提供借鉴。本研究主要结果如下:(1)三倍体枇杷花发育各时期的形态观察通过对三倍体枇杷花发育时期的观察,将枇杷花发育分为典型的9个时期,分别为:花芽的生理分化期、花芽形态分化期、花序主轴分化期、花序支轴分化期、花序侧生支轴快速伸长期、小花分化期、花蕾露白期、盛花期和谢花期。其花芽分化期是三倍体枇杷花发育的关键时期。(2)三倍体枇杷花芽分化的转录组测序对三倍体枇杷‘Q11’花芽生理分化期和形态分化期的花芽材料进行转录组测序,总计产出92,040,186个Raw Reads,经组装后得到84,390个Unigenes序列。注释结果表明,共有43393个Unigene被成功注释到五个公共数据库。其中,有36967个Unigene划分到egg NOG分类的26个功能类别,有16215个Unigene成功注释到GO功能分类的50个GO Term,以及5886个Unigene被分配到KEGG的135个通路中。这为三倍体枇杷花期调控进一步研究提供了丰富的序列和生物学信息。对不同花发育时期的样品进行差异表达基因分析,总共鉴定出6204个差异表达基因(DEGs),其中有2651个基因表达上调,3553个基因表达下调。对其差异基因进行KEGG途径富集分析发现,DEGs在植物激素信号转导方面高度富集,说明有许多内源激素参与了花芽分化过程。此外,还有许多DEGs与淀粉和蔗糖的代谢有关,暗示糖代谢可能是调控三倍体枇杷花发育的另一重要途径。(3)枇杷SPL基因家族的克隆、表达与功能分析从三倍体枇杷‘Q11’中成功分离出SPL基因家族的EjSPL3、EjSPL3-1、EjSPL4、EjSPL5和EjSPL9,其中SPL3存在2个不同的转录本。其CDS片段长度分别为462 bp、441 bp、576 bp、540 bp和1134 bp,分别编码153个、146个、191个、179个和377个氨基酸。对这些基因预测的氨基酸序列进行比对分析发现,EjSPL3、EjSPL3-1、EjSPL4、EjSPL5和EjSPL9蛋白均具有SPL基因家族特有的SBP结构域,且该结构域均包含2个锌指结构位点和一个核定位信号。系统进化分析表明,EjSPL3与白梨Pb SPL3亲缘关系最近,EjSPL3-1、EjSPL4、EjSPL5和EjSPL9分别与苹果Md SPL3、Md SPL4、Md SPL5和Md SPL9亲缘关系最近。而苹果和白梨均属于蔷薇科,这和传统的分类学相一致。在不同组织中的定量分析表明,EjSPL5在不同组织中均有表达,在花萼和幼果中的表达量最高,由此推测EjSPL5可能参与植物组织或器官形态建成。时空表达分析发现,EjSPL3、EjSPL3-1、EjSPL4基因可能在早花枇杷花序侧生支轴分化过程中起重要作用,而在晚花枇杷中可能与花芽分化有关。在二倍体枇杷中,EjSPL3、EjSPL3-1、EjSPL4及EjSPL5基因主要在花发育的前6个时期表达,其可能参与花发育前期的花芽分化;而在三倍体枇杷中,EjSPL3、EjSPL3-1、EjSPL4基因在花序侧生支轴分化期和花蕾露白期均有较高表达,其可能与其侧生支轴和花器官发育有关。此外,EjSPL5基因在枇杷倍性变化中可能是一个相对保守的基因,其表达水平在不同倍性的早、晚花品种(系)中均保持一致。亚细胞定位显示,EjSPL3、EjSPL3-1、EjSPL4和EjSPL5基因均定位于细胞核,表明其在细胞核内行使功能。构建EjSPL3、EjSPL3-1、EjSPL4、EjSPL5和EjSPL9的超表达载体,通过花序侵染法转化野生型拟南芥,获得拟南芥转基因植株。目前只有EjSPL3-1基因成功分离出转基因拟南芥阳性苗,通过对其T1代表型观察,其转基因植株较野生型拟南芥(WT)明显抽薹较早。