CsBRC基因的功能分析

作     者：盛旗 

作者单位：贵州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵德刚;吕立堂

授予年度：2023年

学科分类：09[农学] 090203[农学-茶学] 0902[农学-园艺学] 

主      题：茶树 CsBRC1 CsBRC2 表型分析 转录组测序 

摘      要：茶树[Camellia sinensis（L.）O.Kuntze]是一种多年生常绿乔木或灌木物种,是重要的木本经济作物。目前,国内外对茶树的研究主要集中在茶叶的品质成分、茶叶加工和感官审评等方面,但有关茶树树型方面的研究较少。前期通过对乔木型古茶树和灌木型古茶树进行全基因组重测序,在TEA029928基因座上鉴定了一个与茶树树型有关的GWAS信号,在乔木型茶树和灌木型茶树中该基因的CDS序列中存在一个碱基的不同,推测该基因与茶树的分枝发育相关,通过NCBI比对发现该基因属于F-box家族。我们将调控茶树灌木型树型的基因命名为CsBRC1,调控乔木型树型的基因命名为CsBRC2。本研究通过生物信息学分析、亚细胞定位、遗传转化和转录组测序进一步分析了CsBRC1和CsBRC2基因的功能,主要结果研究如下:（1）利用生物信息学分析了CsBRC1和CsBRC2蛋白的氨基酸组成成分、理化性质、亲疏水性和二级结构。在拟南芥、水稻、茶树和杨树的基因组数据库中进行比对,找到与CsBRC1和CsBRC2基因编码的蛋白序列相似度较高的序列并构建系统进化树。CsBRC1和CsBRC2基因编码蛋白序列与茶树（CSS0023210.1）同源性最高,其次与水稻（LOCs11g05660.1）、杨树（XP34926764.1、XP34915039.1、XP34931130.1）的同源性较高。随后进行多序列比对,都存在同一个F-box结构域,说明这个结构域在进化过程中保守性较高,其他的区域保守性较低。（2）构建pCAMBIA1300-CsBRC2-GFP融合蛋白表达载体,通过农杆菌介导法瞬时转化烟草,在共聚焦显微镜下观察烟草叶片下表皮细胞,结果显示CsBRC2蛋白主要定位在细胞膜上。（3）构建pSH-35S-CsBRC1和pSH-35S-CsBRC2过表达载体,遗传转化烟草,通过GUS染色和PCR鉴定,分别获得了16个35S::CsBRC1和13个35S::CsBRC2转基因株系,分析了各个株系的分枝数量。通过q RT-PCR鉴定CsBRC1和CsBRC2基因在烟草中分枝处茎段的表达量,发现基因的表达量和烟草株系产生分枝的数量成正相关,说明CsBRC1和CsBRC2基因正调控植株的分枝数量。对转基因烟草的分枝点高度进行统计分析,超量表达CsBRC2基因烟草的分枝点高度高于超量表达CsBRC1基因烟草的分枝点高度,间接说明CsBRC2基因具有调控茶树乔木型树型的功能,CsBRC1基因具有调控茶树灌木型树型的功能。（4）构建pBWA（V）HU-CsBRC1和pBWA（V）HU-CsBRC2过表达载体,通过农杆菌介导法遗传转化水稻。发现超量表达CsBRC1和CsBRC2基因引起水稻分蘖数增加、籽粒粒型变长变宽及千粒重增加。说明超量表达CsBRC1和CsBRC2基因影响水稻的分蘖数量和产量。（5）以CsBRC1过表达株系和CsBRC2过表达本氏烟株系为处理组,野生型烟草为对照组构建RNA-seq文库。通过KEGG富集分析,在细胞分裂素和油菜素内酯合成与信号转导通路中发现差异表达基因,推测CsBRC1和CsBRC2基因可能通过调控植物激素相关的基因的表达影响植物的分枝发育。综上所述,本论文初步研究茶树CsBRC1和CsBRC2基因在分枝发育中的生物学功能,但是具体的分子作用机制有待进一步研究。