DELLA蛋白CbuGRAS9调控楸树开花功能的初步研究
作者单位：东北林业大学
学位级别：硕士
导师姓名：曲冠证;王军辉
授予年度：2023年
主 题：楸树 提前开花 赤霉素 DELLA 亚细胞定位 酵母文库筛选
摘 要：成花转变是植物生活史上的复杂过程,是由营养生长到生殖生长的关键发育过程。赤霉素途径是开花的主要调控途径之一,一些参与赤霉素信号转导的转录因子已经被鉴定出来,其中DELLA蛋白是赤霉素途径中的关键蛋白,对林木的成花转变具有重要的调控作用。在成花转变过程中,DELLA蛋白会抑制一系列花芽诱导基因的表达,从而实现对林木的开花的调控。探究楸树(Catalpa bungei)DELLA蛋白的功能有助于进一步揭示木本植物的开花调控机制。本研究以百日花楸树为研究对象,通过比对拟南芥(Arabidopsis thaliana)中的DELLA基因,筛选到5个楸树DELLA基因同源基因,并对其进行了表达模式和生物学功能的初步研究,对DELLA蛋白在百日花楸树成花转变过程中的功能进行初步验证,主要结果如下:(1)利用比较基因组学,在楸树基因组中鉴定出了5个拟南芥DELLA基因的同源基因。通过生物信息学分析表明,这5个DELLA蛋白均含有DELLA和GRAS保守结构域;5个楸树DELLA基因的组织特异性表达分析结果显示,DELLA基因主要在楸树的顶芽和幼叶中表达,在其他部位表达量相对较低。除了Cbu GRAS2之外,DELLA基因在百日花楸树中的表达量整体高于在9-1楸树中的表达量,表达量相差最大的DELLA基因是Cbu GRAS9。(2)亚细胞定位实验结果显示Cbu GRAS9-GFP的绿色荧光信号在细胞核内,表明楸树的Cbu GRAS9蛋白定位于细胞核。(3)在拟南芥中过量表达Cbu GRAS9后进行表型观察,相比于野生型拟南芥,转基因植株表现出莲座叶数增多、开花时间推迟和株高变矮等表型。结果表明Cbu GRAS9基因参与调控拟南芥的莲座叶数量、开花时间和株高。(4)通过酵母双杂交筛库实验,对筛选到的阳性克隆扩增产物进行高通量测序,结果筛选到了2392个基因,其中有转录因子104个。为了进一步探索筛选到的2392个基因的功能,对这些基因进行GO和KEGG富集分析。GO分析结果显示,在生物过程层面,代谢过程、细胞过程和单物种过程这3个条目显著富集;在细胞组成层面,细胞和细胞组分两个条目显著富集;在分子功能层面,绑定和催化活性两个条目显著富集。在KEGG富集分析中,基因富集的通路主要在代谢通路和次生代谢物合成通路。根据GO和KEGG分析结果表明,通过筛库得到的基因可能与代谢相关。
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