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梅花(Prunus mume Sieb.et Zucc.)是中国的传统名花,具有较高的观赏价值和重要的文化内涵。垂枝作为植物界广泛存在的一种枝条形态的变异,具其独特的观赏价值,但目前关于垂枝的研究多集中在激素对枝条发育的影响及构建连锁图谱进行QTL定位的初级阶段,其形成机理尚不清楚。前人研究发现,NAC转录因子对调控植物次生生长具有重要作用,对木本植物枝条的生长发育具有重要影响。课题组前期对梅花垂枝性状进行QTL定位发现,梅花Pm024260基因(N4C转录因子,拟南芥SND1同源基因)位于候选区域内。本研究围绕Pm024260对梅花垂枝性状的影响,采用生物信息学的方法对梅花全基因组NAC转录因子家族进行鉴定及分析;以’六瓣’梅和’粉台垂枝’梅杂交所得F1代为试验材料,采用RT-PCR的方法克隆目的基因Pm024260,并将其命名为PmWND1;采用实时荧光定量的方法对其在直枝梅和垂枝梅枝条中的时空表达进行分析;采用半薄切片和石蜡切片的方法观察直枝和垂枝梅一年生枝条解剖结构。主要结论如下:1、梅花基因组共有114个NAC基因,分布在梅花8条连锁群和scaffold上;构建系统进化树将梅花和拟南芥NAC蛋白分为17个亚类,各亚类NAC基因趋向于具有相似的基因结构、保守结构域或生物学功能;梅花NAC转录因子基因结构多样,大多数N4C基因内含子为2-3个,氨基酸数目多为200-400,分子量在20 kDa-50 kDa 之间。2、梅花Pm WND1序列CDS全长为1185 bp,编码394个氨基酸,预测分子量大小为45.46 kDa,无跨膜区,亚细胞预测定位于细胞核;利用蛋白序列构建系统进化树分析表明,PmWNDl与桃PpSNDl亲缘关系最近;采用Bgl Ⅱ和BstEⅡ双酶切的方法成功构建了Pm WND1的植物表达载体。3、从枝条生长发育过程来看,PmWND1的表达先上升后下降;空间上,从枝条梢部至基部,表达量逐渐上升。在直枝和垂枝中表达存在差异,具体表现为:生长初期,PmWND1在直枝中部及基部的表达量均显著高于垂枝,但在梢部表达无差异;旺盛生长期,除枝条梢部及弯曲部位近轴侧垂枝表达量高于直枝外,其他部位均表现为直枝表达量显著高于垂枝;且PmWND1在直枝各部位远轴侧的表达量显著高于近轴侧,而垂枝各部位表现为近轴侧表达量高于远轴侧;生长末期,Pm WND1在直枝和垂枝各部位均表现远轴侧表达量显著高于近轴侧,同时在整体表达量上,直枝显著高于垂枝。Pm WND1调控的下游次生壁合成相关基因在垂枝弯曲部位及基部的表达量均显著低于直枝,表明PmWND1的表达与梅花枝条次生细胞壁发育及梅花垂枝性状的形成紧密相关。4、切片试验结果显示,直枝枝条细胞壁厚度显著高于垂枝,且直枝远轴侧次生壁厚度大于近轴侧,而垂枝则近轴侧次生细胞壁厚度大于远轴侧;与Pm WND1的表达趋势一致,表明梅花Pm WND1的表达与枝条次生细胞壁的发育成正相关。本研究在梅花NAC转录因子的全基因组分析的基础上,重点研究了Pm WND1对梅花垂枝性状的影响,为进一步研究梅花乃至木本植物的垂枝性状提供了参考。