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赤霉素调控木质部发育的细胞学研究

北京林业大学学报 2014年第2期36卷 68-73页

作者：李哲馨钮世辉高琼李伟北京林业大学生物科学与技术学院林木育种国家工程实验室

以烟草为材料,通过转基因技术与外源施用激素,获得了超表达PtGA20ox、PtGA2ox1及NtGA20ox RNAi转基因植株及不同激素处理野生型烟草植株,并对这些植株茎部木质部进行了石蜡切片及显微观察。结果表明:提高内源赤霉素(GA)水平或外源施用GA... 详细信息

以烟草为材料,通过转基因技术与外源施用激素,获得了超表达PtGA20ox、PtGA2ox1及NtGA20ox RNAi转基因植株及不同激素处理野生型烟草植株,并对这些植株茎部木质部进行了石蜡切片及显微观察。结果表明:提高内源赤霉素(GA)水平或外源施用GA3能够明显促进烟草节间快速伸长,并促使木质部形成提前,木质部分化程度提高;降低内源GA水平或外源施用GA合成抑制剂PAC则延缓木质部的发育。研究结果证明了GA在木质部发育过程中起到正向调控作用,且存在依赖GA浓度的调控机制;生长素IAA对木质部发育的正向调控作用至少部分是通过促进GA的合成实现的。

关键词：赤霉素木质部发育细胞学生长素转基因

白桦BpNAC012基因调控白桦木质部发育表达谱分析

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植物研究 2021年第2期41卷 251-261页

作者：郭依萍刘佳欣于颖王超杨传平林木遗传育种国家重点实验室东北林业大学哈尔滨150040

NAC转录因子成员被认为是调控植物次生壁合成的开关。前期研究结果显示BpNAC012基因的表达能够调控白桦次生细胞壁的合成。为研究BpNAC012调控的下游靶基因,本研究分别以该基因的过表达,抑制表达株系茎为材料构建转录组,以野生型为对照... 详细信息

NAC转录因子成员被认为是调控植物次生壁合成的开关。前期研究结果显示BpNAC012基因的表达能够调控白桦次生细胞壁的合成。为研究BpNAC012调控的下游靶基因,本研究分别以该基因的过表达,抑制表达株系茎为材料构建转录组,以野生型为对照分析差异表达基因。结果显示:与对照相比,过表达株系OE中上调的基因有627条,下调的基因有229条,抑制表达株系中上调的基因有299条,下调表达的基因有207条。过表达BpNAC012相对于抑制表达能够调控更多的基因表达变化。而抑制表达BpNAC012更多的是影响蛋白修饰和转运类基因的表达变化。在差异表达基因中,涉及受体信号通路,营养代谢,氨基酸合成,及苯丙烷生物合成相关代谢通路基因比较富集。BpNAC012能够调控纤维素、木质素合成及木质部发育相关基因的表达变化,同时能够调控多种转录因子的表达变化。该研究为深入分析BpNAC012在白桦次生细胞壁合成的分子调控机制奠定基础。

关键词：白桦 BpNAC012 表达谱分析木质部发育

毛果杨PtrMYB161基因在木质部发育中的表达调控

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东北林业大学学报 2018年第8期46卷 20-24,73页

作者：刘欣颖刘宝光王志凤刘慧子李伟姜立泉林木遗传育种国家重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040

木材形成是一个复杂的发育过程包括维管形成层分化形成次生木质部以及木质部中细胞壁的加厚等,其中MYB家族转录因子在此过程中发挥着重要调控作用。通过RNA-seq对毛果杨(Populus trichocarpa)基因组中的MYB基因表达模式分析,结果发现Ptr... 详细信息

木材形成是一个复杂的发育过程包括维管形成层分化形成次生木质部以及木质部中细胞壁的加厚等,其中MYB家族转录因子在此过程中发挥着重要调控作用。通过RNA-seq对毛果杨(Populus trichocarpa)基因组中的MYB基因表达模式分析,结果发现PtrMYB161基因在木质部特异表达,并且主要在纤维细胞中特异表达。为解析该基因在木质部发育中的表达调控功能,构建35S::PtrMYB161植物表达载体并进行毛果杨遗传转化,共获得6个PtrMYB161过表达转基因株系。RT-PCR结果表明,在过表达转基因株系中PtrMYB161基因的表达丰度增加500~5 000倍。表型和组织形态学分析表明,表达丰度增加最多的L5株系表现出明显的植株矮小、叶片面积小、茎节短、茎直径小、木质部面积减小及纤维细胞数量降低等特征,表明PtrMYB161基因参与调控毛果杨木质部发育等过程并起着至关重要的作用。

关键词：毛果杨 PtrMYB161 遗传转化木质部发育

外源油菜素内酯对蒙古栎木质部发育的调控作用研究

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外源油菜素内酯对蒙古栎木质部发育的调控作用研究

作者：王傲沈阳农业大学

学位级别：硕士

油菜素内酯(BR)是一种甾醇类植物激素,在植物的胚胎发育、维管系统分化、细胞分裂、植物抗逆性等方面具有重要调节作用。为探究不同浓度油菜素内酯在地上部分喷施、根系灌浇处理方式下对蒙古栎(Quercus mongolica)幼苗木质部发育的影响... 详细信息

油菜素内酯(BR)是一种甾醇类植物激素,在植物的胚胎发育、维管系统分化、细胞分裂、植物抗逆性等方面具有重要调节作用。为探究不同浓度油菜素内酯在地上部分喷施、根系灌浇处理方式下对蒙古栎(Quercus mongolica)幼苗木质部发育的影响及调控作用,首先以2个月蒙古栎幼苗为研究对象,使用不同浓度的BR地上部分喷施(0、0.01、0.1、1、10 mg/mL)、根系灌浇(0、0.05、0.5、5 mg/mL)处理蒙古栎幼苗,在BR处理1个月后测定蒙古栎苗高、地径、生物量、根系指标并进行主成分分析,从而得到2种不同处理方式的最适浓度及主成分评价模型,随后通过地上部分喷施、根系灌浇处理方式外源施加BR和油菜素内酯生物合成抑制剂(BRZ)处理3个月蒙古栎幼苗,测定主成分指标、细胞壁成分并观察木质部细胞结构、得到外源BR对蒙古栎木质部发育的调控作用机制。研究结果如下:(1)外源施加BR可有效促进蒙古栎的生长发育。地上部分喷施处理BR最适浓度为0.1 mg/mL,在此浓度下能够有效促进蒙古栎幼苗的生长发育,与对照相比,苗高增长量增长了15.16 cm,地径增长了2.66 mm。根系灌浇处理BR最适浓度为0.5 mg/mL,在此浓度下能够有效促进蒙古栎幼苗的根生长,与对照相比,根粗显著增长了6.52 mm,根长增长了15.69 cm,根体积显著增长了6.17。在地上部分喷施处理下BR显著促进蒙古栎茎生长发育,相反在根系灌浇处理下BR显著促进蒙古栎根生长发育,说明BR无法进行长距离运输,作用部位促进效果较好。(2)建立外源施加BR促进蒙古栎生长发育的评价模型,BR地上部分喷施处理的评价模型为:Y=0.15X+0.05X+1.49X-5.45(X,地径;X,根粗;X,根条数)。此模型有效评价外源地上部分喷施BR对蒙古栎生长发育的影响。BR根系灌浇处理的评价模型为:Y=0.40X+0.28X-3.61(X,苗高;X,根体积)。此模型有效评价外源根系灌浇BR对蒙古栎生长发育的影响。(3)外源地上部分喷施BR可有效促进蒙古栎木质部的发育。BR地上部分喷施处理与对照相比,地径增加0.22 mm,茎生物量增加0.39 g,初生木质部细胞层数增加7层,木质部细胞直径增大30%,韧皮部细胞直径无明显差异;木质素含量显著增加146mg。BRZ地上部分喷施处理与对照相比,地径减少0.35 mm,茎生物量减少0.37 g,初生木质部细胞层数、直径无显著变化,木质素与木聚糖含量略有降低,纤维素含量略有升高。地上部分喷施处理时BR主要通过新生木质部细胞数量的增多和木质素的增加而促进蒙古栎茎部木质部的发育,BRZ作用相反。(4)外源根系灌浇BR可有效促进蒙古栎木质部的发育,BR根系灌浇处理与对照相比,根粗显著增加1.98 mm,苗高略有增长,根体积显著增加3.98,根生物量显著增加1.18 g,木质素含量降低39 mg,纤维素略有增加,半纤维素含量无变化。BRZ根系灌浇处理与对照相比,根粗增加1.22 mm,苗高略有降低,根体积增加2.1,根生物量增加0.71 g,木质素与半纤维素含量基本无变化,纤维素含量略有降低。根系灌浇处理时BR主要通过新生木质部细胞数量的增多和木质素的降低而促进蒙古栎根部木质部的发育,BRZ作用相同,但促进效果低于BR。

关键词：蒙古栎木质部发育油菜素内酯木质素解剖结构

BpNAC012基因调控木质部发育基因表达谱分析

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BpNAC012基因调控木质部发育基因表达谱分析

作者：刘佳欣东北林业大学

学位级别：硕士

NAC转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,其分布范围包含了从苔鲜植物到高等双子叶植物。研究表明,NAC转录因子具有很多方面的功能,如参与植物生长,在细胞分裂和植株衰老中发挥作用,参与激素调控和信号转导,参与矿质元素营养和农作... 详细信息

NAC转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,其分布范围包含了从苔鲜植物到高等双子叶植物。研究表明,NAC转录因子具有很多方面的功能,如参与植物生长,在细胞分裂和植株衰老中发挥作用,参与激素调控和信号转导,参与矿质元素营养和农作物品质改良,参与生物胁迫中植物的防御反应以及在非生物逆境中发挥作用。为了研究BpNAC012基因是否调控白桦木质部发育及次生细胞壁的合成,将BpAC012过表达、野生型和抑制表达转基因白桦的茎分别进行解剖学切片分析,来观察次生细胞壁的形成情况,结果发现3个月龄的BpNAC012过表达白桦植株木质部发育程度高于对照,抑制表达株系的木质部发育程度低于对照,说明BpNAC012在白桦木质部发育中起到一定的调控作用。并对转基因白桦和野生型白桦进行木质素、半纤维素和纤维素含量的测定,结果显示,以野生型白桦为对照时,BpNAC012基因过表达白桦中纤维素含量增加,BpNAC012基因抑制表达白桦中纤维素含量降低,结果说明BpBAC012基因能够调控白桦次生细胞壁的合成。为进一步研究BpNAC012调控白桦木质部发育及次生细胞壁合成的分子调控机制,利用高通量测序技术建立了过表达株系,抑制表达株系及野生型对照的数字表达谱。表达谱分析结果显示,三个转录组共获得178983条单一基因。GO功能注释最多的基因分别为三大类里的细胞程序、代谢、细胞、细胞部分、结合和催化活性等。参与基因最多的代谢途径是碳水化合物代谢。与对照相比,过表达株系OE中上调的基因有627条,下调的基因有229条,抑制表达株系中上调的基因有299条,下调表达的基因有207条。两个转录组中共有140条基因差异表达。差异表达基因的表达模式基本可以被分为6类,其中包括在过表达中上调,在抑制表达株系中下调;在过表达株系中下调,在抑制表达株系中上调;在过表达和抑制表达株系中都上调或者都下调的表达模式。过表达BpNAC012能够调控更多的基因表达变化。而抑制表达BpNAC012更多的是影响蛋白修饰和转运类基因的表达变化。在差异表达基因中,涉及受体信号通路,营养代谢,氨基酸合成,及苯丙烷生物合成相关代谢通路基因比较富集。BpNAC012的表达,能够调控纤维素、木质素合成及木质部发育相关基因的表达变化。在BpNAC012过表达株系中,鉴定到一些和纤维素合成相关的基因,如cellulose synthase-like protein E6 isoform X1、cellulose synthase A catalytic subunit 5 等;一些细胞壁合成相关酶类,如 Xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase family protei,Fructose-1,6-bisphosphatase,glucan endo-1,3-beta-glucosidase 14-like,probable beta-1,3-galactosyltransferase 19,fasciclin-like arabinogalactan protein 2 等。同时,鉴定了一些与木质素合成及沉积相关的基因,如 p-coumaryl-CoA 3'-hydroxylase、phenylalanine--tRNA ligase alpha subunit、peroxidase等。此外,还鉴定了一些和木质部发育相关的基因wall-associated receptor kinase 和 Leucine-rich repeat protein kinase family protein 等。这些基因可能受BpNAC012的诱导,参与过表达转基因白桦木质部发育及次生细胞壁的合成。在抑制表达株系中,鉴定到一些木质部发育及细胞壁合成相关基因下调表达,如一些与纤维素合成、细胞壁合成及木质部发育相关的基因下调表达,如Cellulose synthase like G3、endo-1,4-beta-glucanase 1、UTP--glucose-1-phosphate uridylyltransferase、UDP-glucoronosyl/UDP-glucosyl transferase family protein、non-specific lipid-transfer protein-likeprotein、pectinesterase29、extensin-like、laccase-7 等。这些基因的下调,可能与抑制表达株系转基因白桦木质部发育迟缓,纤维素合成受阻相关。BpNAC012的表达,同时能够调控多种转录因子的表达变化。包括AP2-EREBP、Tify、WRKY、Orphans、bHLH、NAC、GRAS、C2H2、SWI/SNF、SET、MYB、HS

关键词：白桦 BpNAC012基因表达谱分析木质部发育

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赤霉素调控烟草木质部发育的细胞学研究

赤霉素调控烟草木质部发育的细胞学研究

作者：李哲馨北京林业大学

学位级别：硕士

木质部中的纤维素成分是造纸行业重要的原料来源,随着社会发展对木材与纸制品的需求的不断增长,以及木质部在植物生长发育和满足人类生活方面的重要作用,植物木质部形成与发育的调控机制也受到越来越多的关注。本研究利用转基因技术以... 详细信息

木质部中的纤维素成分是造纸行业重要的原料来源,随着社会发展对木材与纸制品的需求的不断增长,以及木质部在植物生长发育和满足人类生活方面的重要作用,植物木质部形成与发育的调控机制也受到越来越多的关注。本研究利用转基因技术以及外源施用激素处理的方法分别上调和抑制GA水平,对转基因植株35S::PtGA20ox、35S::PtGA2ox1、NtGA20ox RNAi株系以及经过不同激素处理的野生型植株茎部木质部进行了石蜡切片制片和显微观察,研究并讨论了GA在其中的调控作用。主要研究内容与结果如下：1.内源GA水平的改变使不同转基因植株表型产生了明显差异。从毛白杨的成熟叶片中提取了高质量的RNA,以cDNA为模板克隆了GA代谢中的2个关键酶基因PtGA20ox与PtGA2oxl,利用转基因技术获得35S组成型启动子启动的烟草转基因植株35S::PtGA20ox、35S::PtGA2ox1。测量这些转基因植株和野生型植株各生长指标后发现,提高内源GA水平明显促进了植株株高、地茎以及叶片等各部分的生长,降低内源GA水平则抑制植株各部分生长。2.转基因株系转入基因的表达量和活性GA水平均发生了显著变化。利用实时荧光定量PCR技术检测了PtGA20ox与PtGA2ox1基因的表达量,结果显示PtGA20ox、 PtGA2ox1基因分别在35S::PtGA20ox、35S::PtGA2ox1两个转基因株系的根、茎、叶内进行了过量表达;利用液质联用仪对转基因株系根、茎、叶中各类GA水平进行了检测,发现PtGA20ox过量表达的株系活性GA水平显著提高,而PtGA2ox1过量表达的株系活性GA水平则下调。***对木质部的形成与发育具有正调控作用。提高植株内源GA水平或对植株外源施用GA3在明显促进烟草节问的快速伸长的同时,还促使木质部的形成提前,木质部分化程度提高;降低内源GA水平或外源施用GA合成抑制剂PAC则会使木质部的发育延缓,表明GA在木质部形成与发育过程中起正向调控的作用。不同转基因株系中对GA抑制水平不同,其木质部分化程度具有明显差异,说明木质部发育具有依赖GA浓度的调控机制。此外,研究发现在野生型烟草植株的根部施用生长素IAA,对木质部发育也具有促进作用,而IAA的运输具有极性效应,说明IAA对木质部发育的正调控作用至少部分是通过促进GA的合成实现的。

关键词：赤霉素 PtGA20ox PtGA2ox1 木质部发育石蜡切片

山新杨木质部发育的季节表达调控及PdbbZIP1基因功能初步分析

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山新杨木质部发育的季节表达调控及PdbbZIP1基因功能初步分析

作者：赵超东北林业大学

学位级别：硕士

木质部发育是木本植物木材形成的关键过程。为了研究山新杨木质部发育的分子调控机制,本研究对一个生长季节内,6个不同时间点的山新杨木质部发育进行了表达谱分析及差异表达基因鉴定。选择了其中一个差异表达基因进行了基因功能初步分析... 详细信息

木质部发育是木本植物木材形成的关键过程。为了研究山新杨木质部发育的分子调控机制,本研究对一个生长季节内,6个不同时间点的山新杨木质部发育进行了表达谱分析及差异表达基因鉴定。选择了其中一个差异表达基因进行了基因功能初步分析,研究结果如下:(1)利用滑走切片对4月中旬到8月上旬间6个发育时间点的山新杨木质部进行切片分析,并利用番红固绿进行切片染色。显微观察结果显示,在S1时,木质部尚未发育;S2阶段木质部开始形成;在S3时,发育中的木质部细胞迅速分裂,木质部迅速扩展,并且大多数细胞开始合成次生细胞壁。这些程序一直持续到S5,木质部扩展率略有降低。S5和S6之间没有明显的微观差异,并且观察到了晚材的形成。(2)通过转录组测序对6个时期木质部样本进行分析。转录组组装和注释后,鉴定差异表达基因(DEG),并对每个样品进行GO富集分析,KEGG通路分析和DEG的表达分析。结果显示,在六个阶段中共有14,890个基因差异表达。在不同阶段比较中,与细胞壁生物合成以及植物激素相关的GO途径明显富集,DEG中与“苯丙烷生物合成”,“植物激素信号转导”和“淀粉和蔗糖代谢”有关的KEGG途径显著富集。鉴定了与细胞扩增,多糖代谢和合成,木质素合成,转录因子和激素有关的DEG。(3)从转录组差异基因中发现6条bZIP家族基因,选择其中一条表达量较高,且表达差异最显著的成员进行克隆,命名为PdbbZIP1。生物信息学分析结果显示PdbbZIP1编码区序列长度为945 bp,编码314个氨基酸,具有bZIP家族的结构域。系统进化分析结果显示,其与拟南芥中AT2G31370.3基因同源性最近,研究表明其参与干旱、盐胁迫应答。我们推测PdbbZIP1基因具有相似功能。对其进行非生物胁迫处理下表达模式的荧光定量PCR分析,结果表明,PdbbZIP1基因响应盐和旱的诱导。(4)通过瞬时侵染法对PdbbZIP1进行快速基因功能分析,将PdbbZIP1基因的过表达载体和抑制表达载体瞬时转化山新杨,通过生理指标测定鉴定其抗旱耐盐功能。并对PdbbZIP1基因进行转录激活域验证,验证其存在转录激活区域。结果显示,PdbbZIP1转录因子在酵母中具有转录激活活性,其转录激活结构域位于N端第223-342bp内。转基因过表达株系在200 mM NaCl和300 mM Mannitol胁迫条件下相比于野生型山新杨有更强的耐盐和抗旱能力。进一步说明PdbbZIP1在转基因山新杨的盐旱胁迫抗性中起重要的调控用。其参与木质部发育的环境应答及非生物胁迫抗性的分子机制,有待进一步研究。本研究分析了山新杨木质部发育的季节性分子调控途径,鉴定了重要的木质部发育调控基因,将增加对木材形成的分子调控的理解,也为遗传操作提供潜在的目标。

关键词：山新杨转录组测序木质部发育 PdbbZIP基因抗旱耐盐功能分析

PtrMYB92基因调控毛果杨木质部发育与干旱胁迫响应的研究

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PtrMYB92基因调控毛果杨木质部发育与干旱胁迫响应的研究

作者：刘娟东北林业大学

学位级别：硕士

木材是工业和生物质能源等生产的被广泛使用的可再生原料。林木次生木质部不仅木质化形成木材,同时负责将根吸收的水分及离子运输到其他组织,其发育和建成对林木适应干旱环境尤为重要。因此,通过对木质部响应干旱胁迫的研究,既可以了解... 详细信息

木材是工业和生物质能源等生产的被广泛使用的可再生原料。林木次生木质部不仅木质化形成木材,同时负责将根吸收的水分及离子运输到其他组织,其发育和建成对林木适应干旱环境尤为重要。因此,通过对木质部响应干旱胁迫的研究,既可以了解更多有关抗旱的机制,也可以了解干旱胁迫对生产木质生物质的影响。MYB家族转录因子不仅在木材形成中发挥着关键的转录调控作用,而且在植物响应干旱胁迫中起着重要的调控作用。本实验室前期研究结果显示PtrMYB92基因在毛果杨木质部中特异表达,并且受干旱胁迫调控,预示着PtrMYB92基因可能参与调控毛果杨木质部发育以及干旱胁迫响应过程。本研究首先通过农杆菌浸染的快速遗传转化法将PtrMYB92基因过表达载体和CRISPR突变载体对毛果杨进行遗传转化,并对转基因植株进行DNA、RNA水平分子检测及测序鉴定,最终获得了 13个过表达PtrMYB92转基因株系和4个敲除PtrMYB92基因的突变体株系。通过观察这些转基因和突变体植株的表型发现,与野生型毛果杨相比,过表达PtrMYB92转基因植株的根系少、茎干细、叶片小、植株矮,而PtrMYB92基因突变体植株在形态上与野生型没有明显的差异。通过石蜡切片进行组织细胞学分析,结果显示过表达PtrMYB92转基因植株的木质部发育有明显的变化,导管细胞数量显著增多,导管细胞孔径变小,而PtrMYB92基因突变体木质部单位面积内导管面积增大。扫描电镜观察发现,过表达PtrMYB92转基因植株的细胞壁有所加厚,而PtrMYB92基因突变体的细胞壁无明显变化,表明PtrMYB92基因可能在调控毛果杨次生壁加厚上存在功能冗余。进一步研究发现,过表达PtrMYB92转基因植株中木质素合成酶基因上调表达,木质素含量明显增多;而PtrMYB92基因突变体中木质素合成酶基因下调表达,木质素含量减少,表明该基因参与调控木质素的生物合成。并且过表达PtrMYB92转基因植株的S型木质素比例明显降低,G型木质素比例升高,H型木质素比例无明显变化;而突变体植株的S型木质素比例变化不明显,G型木质素比例升高,H型木质素减少。此外,对过表达PtrMYB92转基因植株以及野生型毛果杨植株进行干旱胁迫处理发现,与野生型毛果杨相比,过表达PtrMYB92转基因植株对干旱更敏感。综上所述,本研究解析了PtrMYB92基因在毛果杨木质部发育及响应干旱胁迫过程中的调控功能,为利用基因组编辑技术创制优质、高抗的林木新种质提供了新线索。

关键词：毛果杨 PtrMYB92 转录因子木质部发育木质素合成干旱胁迫响应

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甘蓝型油菜***3调控木质部发育及开花的功能研究

作者：冉书瑶西南大学

学位级别：硕士

NST3又名SND1(for secondary wall–associated NAC domain protein),属于NAC转录因子家族,它作为纤维次生壁合成的主开关,可调控下游木质素生物合成途径以及有关转录因子的表达。植物木质化程度以及木质素成分的变化不仅能改变植株茎... 详细信息

NST3又名SND1(for secondary wall–associated NAC domain protein),属于NAC转录因子家族,它作为纤维次生壁合成的主开关,可调控下游木质素生物合成途径以及有关转录因子的表达。植物木质化程度以及木质素成分的变化不仅能改变植株茎秆强度,对植株抗病性也有极大影响。本课题组前期通过遗传转化成功获得超表达***3转基因油菜,并发现T代转基因油菜木质素含量显著高于野生型,但木质素总量提高后的影响以及***3是否还有其他功能并未进一步说明。本研究主要以超表达***3拟南芥及油菜为材料,通过基因表达特征分析、冷冻切片染色观察、荧光实时定量、转录组测序、核盘菌离体接种等方法对***3基因的功能进行研究,为油菜育种及种质资源利用提供参考。主要研究成果如下:1、成功构建***3亚细胞定位载体,将构建好的亚细胞定位载体质粒与红色荧光蛋白m Cherry质粒共转化到拟南芥原生质体中进行瞬时表达,结果表明***3蛋白定位于细胞核。2、成功构建pCAMBIA1305.1-Pro ***3启动子组织化学染色分析载体,通过遗传转化及筛选成功获得拟南芥阳性植株。对获得的转基因拟南芥进行不同时期的染色后发现,在幼苗期(15日龄)时,***3在转基因植株的叶片及下胚轴中均有表达,GUS染色信号为子叶中较强,新生的真叶中较弱,幼嫩芽尖和下胚轴中部几乎检测不到GUS染色信号;在生殖生长时期,***3在转基因植株的叶、茎、花及角果固着点中表达,且老叶中GUS染色信号强于幼叶。3、通过***3超表达载体遗传转化拟南芥,获得2个T代阳性转基因植株,经q RT-PCR检测表明,相比野生型,2个超表达株系中***3基因的表达水平均显著升高。对超表达***3拟南芥的表型进行观察发现,相比野生型(Col-0),超表达拟南芥的营养生长更差、植株发育迟缓,叶片向上卷曲。Phloroglucinol-HCl染色观察发现,野生型拟南芥仅在脉管系统着色,而超表达***3拟南芥上卷叶片不仅在脉管系统,还在叶脉之间存在大量点状形式的着色,表明拟南芥中超表达***3后可能诱导了木质素的异位沉积。对初花期茎秆进行冷冻切片以及染色后发现,超表达***3拟南芥茎秆的木质素和纤维素染色相较于野生型均变浅,纤维次生壁变薄。15日龄幼苗的定量分析结果显示,相较于野生型,超表达***3拟南芥中一些与次生壁合成酶相关的功能基因以及转录因子的表达水平上调,但参与调控细胞程序性死亡的XCP1和XCP2几乎未上调,表明***3可能通过调控次生壁合成酶相关功能基因和转录因子来诱导幼苗非薄壁组织的异位沉积,但并未调控细胞程序性死亡。4、对超表达油菜和野生型油菜初花期基部(下部)茎秆进行冷冻切片染色及紫外激发光观察,发现超表达油菜木质部相比野生型明显增厚;同样,在生育期晚于野生型的超表达油菜中下部也发现木质部增厚现象。幼苗期叶片和初花期茎秆接种核盘菌后的结果表明,超表达油菜核盘菌抗性低于野生型。***3拟南芥同源基因SND1可直接调控下游基因F5H、MYB46和MYB83,在超表达油菜中对以上3个基因在油菜中的同源基因进行定量分析发现,与野生型相比,除Bn MYB46以外,Bn F5H和Bn MYB83表达水平在超表达油菜中均显著上升。5、超表达油菜存在早花现象,当野生型还处于蕾薹期时,超表达油菜已为初花期;对超表达油菜和野生型油菜的茎尖及叶片中的开花整合基因进行q RT-PCR分析发现,相比野生型,超表达油菜中Bn FLC和Bn SOC1的表达量显著上升;茎尖激素含量测定结果表明,相比野生型,超表达油菜N-8株系中GA1含量显著上升、ABA含量显著下降,超表达油菜两个株系中的IAA含量均显著下降。6、对初花期野生型和超表达油菜茎秆进行转录组测序,共筛选到5604个差异表达基因(DEGs)。GO富集分析表明,DEGs显著富集到植物型细胞壁组织、细胞壁等途径;KEGG富集分析表明,DEGs显著富集到植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、碳代谢等途径中。其中,筛选到57个与苯丙烷-木质素合成途径相关的DEGs,多数为参与苯丙烷-木质素合成途径关键酶的功能基因;筛选到409个转录因子DEGs,主要集中于5个家族,其中与木质化有关的主要为NAC和MYB家族,从两个家族中各筛选到9个参与木质部分化、木质化细胞发育、木质素合成等过程的转录因子。

关键词：甘蓝型油菜 BnaA9.NST3 异位沉积木质部发育开花时间