摘要
单叶蔷薇(Rosa persica)是蔷薇科(Rosaceae)单叶蔷薇亚属(Hulthemia)的唯一种，花瓣黄色，基部具深红色扇形斑点，具有较高的观赏价值。在中国仅在新疆天山以北的部分地区有分部，具有抗旱、耐寒、耐盐碱、耐瘠薄等优良生物学特性，是培育花色美观、抗性优良蔷薇属植物的宝贵种质资源。目前关于单叶蔷薇越冬期的生理响应机制尚不清晰。因此，本研究以自然露地越冬时期8个月份的单叶蔷薇根、茎、叶组织为材料，对其进行9个耐寒生理指标测定及耐寒性综合评价，基于单叶蔷薇自然露地越冬的转录组数据探究单叶蔷薇不同越冬时期耐寒能力变化的机理，基于单叶蔷薇全基因组数据筛选耐寒关键基因CBF基因家族成员。主要结论如下: (1)2021-2022年，单叶蔷薇根、茎耐寒生理指标数值呈现先升后降的趋势，存在不同指标和部位间的峰值时间和变化速度差异。对单叶蔷薇根耐寒性起到主导作用的是渗透调节物质，对茎耐寒性起到主导作用的是抗氧化酶系统。自然露地越冬期间单叶蔷薇根部位的半致死温度约为-30℃,茎部位约为-15℃。 (2)基于单叶蔷薇自然露地越冬的转录组测序的主成分分析和基因表达聚类情况，将单叶蔷薇整个自然露地越冬阶段样本表达状态分为4个阶段。通过淀粉-蔗糖代谢通路筛选出8个差异表达基因，通过ICE-CBF-COR通路筛选出36个差异表达基因，通过WGCNA分析筛选出14个差异表达基因，形成单叶蔷薇不同阶段间的耐寒性变化，通过增加细胞渗透调节物质含量等方式，提升单叶蔷薇的耐寒性。 (3)通过STRING蛋白质互作数据库及MEME FIMO预测，单叶蔷薇关键耐寒基因CBF通过与多个转录因子家族及耐寒功能基因互作，响应单叶蔷薇的低温胁迫。在单叶蔷薇全基因组中共筛选到4个CBF基因，其启动子区域存在多种响应胁迫顺式作用元件，单叶蔷薇CBF基因在不同开放阶段的花、根、茎中存在表达特异性。通过荧光定量验证，RbeCBF2、RbeCBF3在单叶蔷薇自然露地越冬过程中表达上升，增强了单叶蔷薇的耐寒性。 本研究以不同时期不同部位的单叶蔷薇为材料，进行单叶蔷薇生理指标测定与抗寒性评价，进一步基于基因组和转录组挖掘出关键的耐寒基因，以期为蔷薇属植物耐寒育种提供生理及分子生物学依据。
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