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茶树(Camellia sinensis(L.)O.Kuntze)是多年生常绿经济林木,目前对茶树的理论研究主要集中在茶叶有效成分合成的机制,茶树花自交不亲和及花发育分子机制等方面。其中,茶树生殖生长期间特有的“花果同现”现象,会造成茶树花果和叶片的营养竞争,而成花又是茶树营养生长向生殖生长转变的第一步,因此,有必要阐明茶树成花转变分子调控机制,把握茶树开花时间,从而为提高茶叶或茶树花的产量和品质,推动茶产业的发展提供重要的理论依据。在植物开花诱导过程中,开花时间基因FT(FLOWERING LOCUS T)和FD(FLOWERING LOCUS D)起着至关重要的作用,不仅能接受及整合多条开花诱导途径的信号,并能将这种信号传递给与花分生组织形成、花器官发育相关的基因,从而促进植物成花。为揭示成花转变过程中茶树CsFT和CsFD基因的作用,本研究以陕西省紫阳群体种中的代表种质“紫阳槠叶种”(Camellia sinesis cv.Ziyangzhong)为材料,通过RT-PCR结合RACE的方法从茶树早期花芽中克隆获得茶树CsFD基因cDNA全长序列,并对该基因和茶树CsFT基因进行生物信息学和系统进化分析;再利用实时定量PCR、酵母双杂交和遗传转化拟南芥来分析CsFT和CsFD基因的表达特性和作用特性。主要结论有:1.以“紫阳槠叶种”早期花芽为实验材料,使用RT-PCR结合RACE的技术获得了 169 bp的同源保守序列、342 bp的3’末端和659 bp的5’端,通过序列拼接得到了长度为959 bp的cDNA序列。该基因cDNA全长959 bp,CDS长度为567 bp,编码189个氨基酸,编码的蛋白属于bZIP蛋白,具有碱性亮氨酸拉链结构:N-X7-R-X9-L-X6-L-X6-L。同时,具有FD同源基因特有的A、LSL和SAP三个保守基序,且与猕猴桃、葡萄等多个物种的FD蛋白具有一定的同源性,因此认为,成功地从茶树花芽中克隆到了茶树CsFD基因(MF362998)。2.对茶树CsFD和CsFT蛋白进行生物信息学和系统进化分析发现:CsFD和CsFT蛋白分别属于PEBP和bZIP转录因子,都为亲水蛋白且磷酸化位点都以丝氨酸为主。基于FD和FT同源蛋白构建的系统进化树具有较高的可信度,与传统分类学和系统进化内容相符。结果表明茶树CsFD和CsFT蛋白结构保守并与杜鹃花目植物中同源蛋白序列的相似度很高,且FT和FD同源蛋白序列的相似性与物种亲缘关系具有一定的关联性。3.异位表达拟南芥结果显示,在长日照条件下,转CsFT基因拟南芥平均开花时间提早5.87 d,转CsFD基因拟南芥平均开花时间提早2.08 d,说明茶树CsFT和CsFD基因能促进拟南芥提前开花。结合实时定量PCR和酵母双杂交实验推测其可能的分子机制为:茶树CsFD和CsFT在早期花芽中高表达,转录翻译为蛋白后,CsFD和CsFT互作,促进下游基因SOC1和AP1的表达来调控植物开花时间。另外,在进行酵母双杂交实验时还发现,CsFD和CsFD之间也有微弱的互作。4.过表达茶树CsFD和CsFT的转基因拟南芥还表现出莲座叶叶片数量减少、叶片瘦小的表型,说明茶树CsFT和CsFD基因还能抑制植株营养生长。此外盛花期时,转CsFD基因植株顶端花蕾数量明显增加,转CsFT基因植株主茎数量明显增加,说明CsFD和CsFT基因能够分别调控植株顶端花蕾数量和主茎数量,从而使拟南芥花朵数量增加。