园林学院科研团队解密梅花抗寒机制

来源：园林学院    发表时间：2022/07/26   

　近日，《International Journal of Molecular Sciences》（IF：6.208）在线发表了北京林业大学园林学院国家花卉工程技术研究中心孙丽丹教授课题组题为“HDACs Gene Family Analysis of Eight Rosaceae Genomes Reveals the Genomic Marker of Cold Stress in Prunus mume”的研究论文。北京林业大学为第一完成单位，园林学院在读博士研究生蒙娟为第一作者，孙丽丹教授为通讯作者，在读博士研究生温振英和李明宇，国家花卉工程技术研究中心的张启翔教授和程堂仁教授共同参与完成了该项研究。

　　梅花是重要的木本观赏花卉，是我国传统十大名花之一，具有很高的观赏价值。南梅北移是梅花育种工作中重要的育种目标，目前已有许多抗寒品种如杏梅品种群‘送春’、美人梅品种群‘美人’梅、‘俏美人’等通过种间杂交选育而来，极大地丰富了北方地区的梅花资源。组蛋白去乙酰化酶HDACs基因家族是一类能够编码组蛋白进行去乙酰化修饰的酶，可以通过去乙酰化沉默基因表达，在植物各个生长发育阶段和逆境胁迫响应中发挥重要功能。 该研究首先对包括梅花在内的8种蔷薇科植物进行HDACs基因家族鉴定，共鉴定到121个成员，其中梅花有13个。系统发育分析研究表明，RoHDACs家族可分为三个亚家族：HDA1/RPD3、HD2和SIR2。蛋白的结构域及motif分析发现这三个亚家族都具有各自的保守结构域。为了揭示其进化关系，我们对8个物种的121个成员进行全基因组共线性分析，共鉴定到了11个片段重复（SD）基因对，通过序列比对发现蔷薇科HDACs基因家族成员，特别是植物特异的HD2家族，在最近的基因组进化历史上经历了基因数量的扩张与收缩。尤其是苹果HDACs家族成员数量明显多于其他植物，且存在较多的旁系同源基因，这些在苹果中鉴定的SD基因对也同时落在苹果基因组WGD复制区块中，说明MdHDACs家族的扩张与苹果进化中近期的WGD事件以及作为四倍体植物的染色体加倍有关。 此外，我们结合RNA-seq数据及RT-PCR实验，对梅花PmHDACs在组织器官和低温情况下的表达进行细致研究，发现PmHDACs在梅花各个组织器官的表达具有组织特异性或普遍性。对不耐寒梅花‘金笙’和耐寒‘美人’梅进行4℃低温处理后发现几乎所有的PmHDACs，特别是PmHDA1/6/14、PmHDT1和PmSRT1/2，对冷胁迫有显著的反应并存在品种间表达差异。

　　本研究鉴定和分析了蔷薇科植物及梅花中的HDACs 基因家族，为了解蔷薇科植物HDACs家族的系统进化及该基因家族基因在梅花抗寒机制中发挥的功能研究提供了重要线索，也为培育抗寒的梅花品种奠定重要基础。 该研究得到国家林草科技青年拔尖人才项目（2020132608）、十三五国家重点研发计划（2018YFD1000401）和国家自然科学基金面上项目（31870689）的资助。