CsSTK基因在茶树花器官发育中的功能解析及其受CsBPC5正向调控的分子机制

本研究聚焦茶树花器官发育的关键调控基因CsSTK，通过多组学分析发现其在雌蕊缺陷突变体'云茶奇蕊'(CRQS)中显著下调，而在融合心皮不育材料'云茶依蕊'(ZDH)中异常高表达。研究人员采用基因克隆、异源过表达和双荧光素酶报告系统等技术，首次证实CsSTK通过促进开花时间调控参与茶树雌蕊发育，并鉴定出12个CsBPC家族成员，揭示CsBPC5通过结合CsSTK启动子区域7个高置信度基序(Similarity Score>0.85)正向调控其表达。该研究为茶树生殖发育分子机制提供了新见解，对提高茶叶产量和品质改良具有重要理论价值。

　　

作为全球重要的经济作物，茶树(Camellia sinensis)的生殖发育直接影响茶叶产量和品质。然而，茶树花器官发育存在"源-库"竞争机制，秋季摘除花蕾可使春茶增产13.8-70.6%，暗示花发育调控对生产具有重要意义。经典的ABCDE模型指出，MADS-box基因家族成员STK(SEEDSTICK)作为D类基因在拟南芥中调控心皮和胚珠发育，但其在茶树中的功能机制尚属空白。

研究团队发现茶树雌蕊缺陷突变体'云茶奇蕊'(CRQS)中CsSTK表达量不足正常植株1%，而在心皮融合不育材料'云茶依蕊'(ZDH)中表达量激增14-68倍。这些现象提示CsSTK可能参与茶树花器官发育调控。为验证这一假设，研究人员从茶树品种'云茶1号'中克隆获得696bp的CsSTK编码序列，系统鉴定了12个CsBPC转录因子家族成员，并采用35S启动子驱动异源表达、双荧光素酶报告系统等关键技术展开研究。

CsSTK的组织特异性表达特征

转录组分析显示CsSTK在茶树花蕾和果实中特异性高表达，花蕾期表达量显著高于盛花期。原位表达检测发现CsSTK在雌蕊中富集，CRQS花蕾中其表达量仅为正常茶树的30%，而ZDH盛花期花朵中表达量达亲本材料的14-68倍。这些结果强烈提示CsSTK参与茶树雌蕊发育调控。

CsSTK过表达促进拟南芥早花

成功构建35S::CsSTK转基因拟南芥株系后，表型分析显示转基因植株抽薹时间提前1-2天，首花开放时间提早1-3天。其中CsSTK_3和CsSTK_4株系在抽薹时莲座叶数量显著少于野生型，证实CsSTK具有调控开花时间的保守功能。

茶树BPC家族的系统鉴定

通过全基因组分析鉴定出12个CsBPC成员，分为Class I(CsBPC1-3)、Class II(CsBPC4-6.4)和Class III(CsBPC7.1-7.3)三个亚类。表达谱分析显示除CsBPC6.4外，所有成员在花蕾中表达量均高于盛花期，与CsSTK表达模式高度一致。

CsBPC5正向调控CsSTK转录

生物信息学分析发现CsSTK启动子区存在7个BPC结合高置信度基序。双荧光素酶报告实验证实CsBPC5可显著激活CsSTP启动子活性，在拟南芥原生质体系统中激活倍数达3.1倍，烟草系统中达4.8倍。这种正向调控模式与拟南芥中BPC抑制STK表达的机制形成鲜明对比。

该研究首次阐明CsSTK在茶树花器官发育中的核心作用，揭示CsBPC5通过新型正向调控机制影响CsSTK表达。这些发现不仅丰富了植物生殖发育的分子调控网络，也为茶树花期调控和产量品质改良提供了重要靶点。论文发表在《BMC Plant Biology》杂志，为木本经济作物生殖发育研究提供了范式转移。

关键技术方法包括：1) 从茶树品种'云茶1号'和突变体材料中克隆目标基因；2) 构建35S::CsSTK植物过表达载体并转化拟南芥；3) 采用PEG法进行原生质体瞬时转化开展双荧光素酶报告实验；4) 使用qRT-PCR技术进行基因表达定量分析；5) 通过生物信息学预测启动子顺式作用元件。