外源GA3影响牡丹花芽DNA甲基化水平和相关酶基因的表达分析

• 作者: 司福会 张涛 张玉喜 盖树鹏
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 牡丹 DNA甲基转移酶 PsROS1 赤霉素 DNA甲基化 休眠解除
• 年，卷（期）: 2018,（18）
• 所属期刊栏目: 园艺
• 页码范围: 3561-3569
• 页数: 9页
• 字数: 4382字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.18.012

摘要

[目的]外施赤霉素(GA)是生产上辅助解除牡丹花芽休眠进行反季节盆花生产的常用手段,赤霉素如何发挥作用解除牡丹花芽休眠是未解的科学问题,本文旨在明确赤霉素是否通过表观遗传方式参与内休眠调控.[方法]从DNA甲基化入手,以4年生‘鲁菏红’为材料,500 mg·L-1的GA3处理花芽,并在处理后0.5、1、3和5d后取健壮顶芽,CTAB法提取花芽DNA,HPLC技术测定GA3处理后牡丹花芽DNA甲基化水平的变化;利用转录组分析结合RACE技术得到牡丹3种DNA甲基转移酶基因PsCMT、PsMET、PsDRM和DNA去甲基化酶基因PsROS1的序列,生物信息学方法比对基因序列并分析可能的结构域,MEGA 5.0构建系统发育树;以Actin为内参,利用qPCR方法分析其组织表达特性和对GA3的响应.[结果]3种DNA甲基转移酶基因(Dnmts)的开放阅读框长短不一,PsCMT、PsMET、PsDRM开放阅读框长度分别为1 118、1 056、2 175 bp,编码的氨基酸数目分别为372、351、724.3种DNA甲基转移酶均有甲基转移酶结构域.而DNA去甲基化酶基因PsROS1的序列较长,开放阅读框为6 636 bp,编码2 211个氨基酸.PsROS1上存在保守的DNA糖基化结构域.系统发育分析表明,牡丹中的PsCMT和PsDRM蛋白与葡萄的VvCMT2蛋白亲缘关系最近,PsMET和PsROS1与大部分木本植物聚为一支,与烟草等距离较远.PsCMT、PsMET、PsDRM在牡丹初花期的各个组织(根、茎、叶、苞片、萼片、花瓣、雄蕊、心皮)中均有表达,其中在牡丹根中表达量较高,而PsROS1在心皮中表达量最高.GA3处理5 d,牡丹花芽迅速萌动,60 d时萌动率为97.5％,成花率为92.5％;对照20 d时才有少量花芽萌动,至60 d时萌动率仅为23.1％.GA3显著降低了牡丹花芽DNA甲基化水平(P＜0.01),从处理前的38.9％降至处理5d时的28.7％;GA,处理提高了PsCMT和PsROS1的表达水平,降低了PsDRM的表达水平,而PsMET的表达水平差异不显著.[结论]GA3处理通过诱导PsROS1表达、抑制PsDRM表达导致了DNA低甲基化,进而促进了牡丹休眠解除,可能是赤霉素发挥作用的一种重要方式.