茶树越冬芽休眠与萌发相关基因的分离与表达分析

摘要

茶树作为一种多年生植物,在每个年生长周期中,叫芽会以休眠的形式来提高对外界逆境特别足低温的抵抗能力,安全越冬。在春季环境条件合适时,芽打破休眠,开始新一轮的生长周期。本研究以特早生品种龙井43和晚生品种政和大白茶为研究对象,采用抑制消减杂交技术,构建了2个品种休眠芽和萌动芽的2对正、反向cDNA—SSH文库,筛选出一批与休眠或萌发有关的基因,并克隆了与休眠或萌发相关的3个基因的cDNA全长,研究了3个基因和一批与生长素相关的基因在茶树芽休眠到萌发后不同阶段的表达模式,为揭示茶树越冬芽休眠及其解除的分子本质奠定基础。
　　 1.经过差示筛选、测序、拼接,获得了1287条独立基因。生物信息学分析结果发现在萌动芽文库中,以核糖体蛋白、组蛋白、叶绿素a／b结合蛋白等基因的表达丰度较高:在休眠芽文库中,以已经登录的茶树休眠芽EST序列、脱水素、冷诱导蛋白等基因的表达丰度较高。GO功能推测及归类结果发现休眠芽和萌动芽在基因表达谱上存在较大差异。
　　 2.克隆了茶树生长素抑制蛋白基因CsARP1,CsARP1编码的蛋白质具有Auxin-repressed家族的保守结构域,为水溶性的非分泌型蛋白质,没有信号肽及剪切位点。CsARP1随着休眠程度的加深,表达量增加,在休眠阶段的表达量高于萌发阶段。
　　 3.克隆了茶树细胞周期蛋白基因CsCYC1和细胞周期素依赖激酶基因CsCDK1。CsCYC1编码的蛋白质具有细胞周期蛋白的特征信号序列、保守的细胞周期蛋白盒区域和cyelin的典型三维结构。CsCDK1基因编码的蛋白质具有CDK的特征信号序列、保守结构域和CDK的典型三维结构。基因表达结果表明,CsCYC1和CsCDK1的表达是生长期高于休眠期,在由休眠向萌发转变阶段它们的表达量最高。说明这2个基因在茶树芽休眠解除的过程中发挥着重要的作用。与生长素相关基因的片段在茶树芽休眠不同阶段的表达模式研究结果表明:(1)与生长素响应因子同源的6条EST片段中,有5条的表达量是休眠期高于萌发期,另外1条则相反。(2)与生长素原初反应基因同源的4条EST片段的表达模式存在差异,其中与SAURs同源的EST在休眠阶段上调表达,休眠解除以后下调表达。而与GH3同源的3条EST,1条在萌发阶段有一个表达高峰,而在休眠期和萌发以后,表达量都下降。另外2条EST在深休眠期的表达量最高。(3)生长素抑制蛋白类基因在休眠期的表达量高于萌发以后的阶段。(4)与生长素结合类蛋白同源的茶树CsGLP1表达量在萌发期高于休眠期。(5)与生长素内向运输载体基因同源的EST片段在深休眠期的表达量最高。(6)2条受生长素调控的EST表现出不同的表达模式,生长素诱导表达的EST在休眠期的表达量高于萌发期及随后阶段,而另外1条受生长素抑制的EST片段在萌发期的表达远远高于休眠期。这些结果初步说明生长素促进腋芽的休眠。