研究發(fā)現(xiàn)調(diào)控茶樹(shù)越冬芽休眠與萌發(fā)的關(guān)鍵基因模塊

　　近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所茶樹(shù)遺傳育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在茶樹(shù)越冬芽休眠與萌芽調(diào)控機(jī)理研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究以“CsCBF1/CsZHD9-CsMADS27, a critical gene module controlling dormancy and bud break in tea plants”為題發(fā)表在植物學(xué)經(jīng)典期刊The Plant Journal上。

 

　　茶樹(shù)作為多年生經(jīng)濟(jì)作物，休眠和萌發(fā)既是其安全越冬的重要生存機(jī)制，又是影響春茶品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要生物學(xué)過(guò)程。該研究發(fā)現(xiàn)，茶樹(shù)中MADS-box家族成員CsMADS27為調(diào)控該過(guò)程的關(guān)鍵基因，其時(shí)空表達(dá)模式與越冬芽的休眠和萌發(fā)狀態(tài)密切相關(guān)，異源超表達(dá)該基因能夠顯著延遲芽休眠的形成，并促進(jìn)其休眠解除；瞬時(shí)沉默干擾冬季茶樹(shù)腋芽中該基因的表達(dá)可抑制越冬芽的萌發(fā)。蛋白互作與啟動(dòng)子結(jié)合活性分析進(jìn)一步揭示了CsCBF1和CsZHD9分別為CsMADS27上游的轉(zhuǎn)錄抑制因子和激活因子，二者可以響應(yīng)外界光、溫變化，通過(guò)直接相互作用和競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合共同調(diào)控CsMADS27的表達(dá)。表觀遺傳修飾檢測(cè)還發(fā)現(xiàn)，在芽休眠解除階段CsMADS27的表達(dá)轉(zhuǎn)錄受組蛋白乙?；揎棧℉3K27Ac）的綜合調(diào)控。研究表明CsCBF1/CsZHD9-CsMADS27是茶樹(shù)感知環(huán)境變化核心模塊，通過(guò)激活下游細(xì)胞循環(huán)、細(xì)胞分裂、組蛋白修飾等通路和對(duì)CsDJC23等基因的直接調(diào)控來(lái)決定越冬芽的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程。該研究深入揭示了茶樹(shù)休眠和萌發(fā)的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，豐富了常綠木本植物適應(yīng)季節(jié)氣候變化的分子機(jī)制，為耐寒早生茶樹(shù)新品種的選育提供了新的基因資源和理論依據(jù)。

 

　　該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省農(nóng)業(yè)（茶樹(shù)）新品種選育重大科技專項(xiàng)和農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的支持。我所郝心愿副研究員與碩士生唐俊偉、博士生陳瑤為該論文的主要完成人，美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局David P Horvath教授和我所王新超研究員為該論文的共同通訊作者。