荷花（Nelumbo nucifera）为莲科莲属植物,是我国的十大名花之一。作为一种具较高观赏、食用和药用价值的水生花卉,荷花在世界各地被广泛种植。荷花产业化生产及其在园林景观上的应用等也愈加普遍。然而,荷花非常喜光,生育期需要全光照的环境,其在弱光环境中无法正常开花,这极大的影响了荷花走进千家万户。因此,筛选、培育耐阴种质资源及开展耐阴机制的研究有重要意义。荷花的花芽为复合芽,每一片叶片萌发的同时均伴生一个花芽,但是大约只有7%的花芽最终能正常开花,大部分花芽均败育。对于荷花花芽败育率如此高的原因,目前尚缺乏研究。本研究在对败育花芽组学分析的基础上,深度挖掘花芽败育中关键的miRNA,通过生物信息学、分子生物学和遗传学方法验证了它们之间的联系。重点探究了 miR156（MicroRNA156）以及TPS1（海藻糖-6-磷酸合成酶基因1）在弱光诱导的花芽败育中的机理,这为减少荷花花芽败育提供分子基础,并对筛选、培育耐阴种质资源及开展耐阴机制的研究有借鉴意义。1荷花正常花芽与败育花芽中糖类代谢物的比较碳水化合物的积累与花芽分化密切相关,研究首先检测了正常和败育花芽中糖类物质的变化。采用气相色谱-质谱联用仪测定了荷花花芽中13种糖类物质的绝对含量。结果显示败育花芽中10种糖类物质都是减少的,尤其是蔗糖（Suc）、葡萄糖（Glu）、D-果糖（Fru）三种主要糖类,分别下降了 25.6%、86.5%和76.0%。D-半乳糖（Gal）、肌醇（Inositol）和D-阿拉伯糖（Ara）紧随其后,与正常花芽相比,分别下降了 84.3%、66.3%和53.6%。另外,属于微量糖类的海藻糖（Tre）、D-山梨醇（Sorbitol）和木糖醇（Xylitol）也呈减少趋势,分别下降了 89.0%、53.1%、20.1%。而乳糖（Lac）在败育的花芽中未检测到或者该糖不存在。可见糖类物质的减少与弱光下荷花花芽的败育有密切联系。2荷花正常花芽与败育花芽miRNA的差异表达分析采用小RNA测序,对荷花正常花芽和败育花芽中miRNA的表达谱进行了研究。构建了 6个文库（包括3个正常花芽和3个败育花芽）,并进行了测序。获得66个显著差异表达的miRNA,其中的50个miRNA（包括43个保守miRNA和7个新miRNA）靶向750个靶基因。结合实验室保有的败育花芽的转录组数据,我们重点关注了表达量上与miRNA具有负相关性的32个miRNA的156个靶基因,其中包括30个保守miRNA和2个新miRNA。并对其中一些相关的miRNA及靶基因通过荧光定量PCR进行验证。组学数据分析结果表明糖信号可能在调控荷花花芽败育中发挥主导作用,并与细胞壁和细胞膜的完整性、细胞的增殖和扩张、DNA修复和RNA编辑等有关。miR156及其他6个miRNA在荷花花芽发育当中起着非常重要的作用。3荷花miR156基因家族分析接着在基因组范围系统分析了荷花miR156家族,预测到7个成员前体且均能折叠形成典型且稳定的发夹结构。启动子顺式作用元件的分析,表明miR156可响应光、茉莉酸、无氧、脱落酸、赤霉素、生长素、干旱、水杨酸、低温等外界因子,其中每个家族成员对光的响应元件最多,可见miR156对光响应发挥着必不可少的作用。试验进一步探索了荷花中miR156基因家族成员前体在遮阴处理的叶片及败育花芽中的表达模式,相比于正常花芽,败育花芽中检测到的6个miR156成员前体的表达量都是明显增加的,这很可能与花芽的败育有关;而花芽中miR156成员前体的表达模式与叶片中的表达模式不太一致,这可能与组织特异性有关;另外对miR156成熟体表达量的检测发现miR156成熟体在遮阴叶片和败育花芽中均是增加的。这些结果表明miR156可能通过感知上游光信号或糖信号,然后通过靶向以及下调相关基因参与荷花花芽的生长与发育。4荷花miR156在花芽败育中功能的遗传学验证为进一步探索miR156在荷花花芽败育中的作用机理,我们首次在荷花中构建了基于番茄黄化曲叶病毒（Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV）的瞬时转化体系IL60-1/PIR-X的一系列相关过表达或干扰载体。首先验证了 IL60-1/PIR-GFP体系能在番茄及荷花中成功表达,接着构建miR156的过表达载体,并成功转化遮阴处理的荷花植株,结果显示,过表达miR156导致荷花花芽败育率明显升高。TPS1是参与糖代谢且对miR156表达具有负调控作用的基因,同时我们构建了TPS1过表达及干扰载体并在荷花中进行了验证,结果显示,过表达TPS1能够挽救遮阴下荷花花芽败育多的局面,并且过表达TPS1的植株抑制了 miR156的表达,表明TPS1/T6P对miR156的抑制作用可能是扭转荷花在弱光下花芽易败育的关键。