窄冠型楊樹(shù)分枝相關(guān)基因的篩選和功能驗(yàn)證.pdf

1、植物的分枝發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程，受到遺傳、激素、環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)等多種因素的調(diào)控，在植物的形態(tài)建成中具有重要的的意義。在禾本科植物中例如水稻和玉米，分蘗數(shù)的多少與作物的產(chǎn)量有著直接的關(guān)系；在木本植物中，分枝發(fā)育影響著木本植物的經(jīng)濟(jì)效益和木材材性，在林木的株型發(fā)育和生態(tài)建成中具有重要的作用。本研究針對(duì)窄冠黑白楊冠幅小，分枝多的特點(diǎn)，構(gòu)建了窄冠黑白楊和中林2025楊早春萌動(dòng)期腋芽的轉(zhuǎn)錄組，尋找影響窄冠和寬冠楊樹(shù)的差異表達(dá)基因，揭示窄冠和寬冠

2、楊樹(shù)的分枝相關(guān)基因的表達(dá)模式，構(gòu)建分枝發(fā)育的激素調(diào)控通路；同時(shí)克隆獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵酶-D14α，β-水解酶和生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸通路的關(guān)鍵運(yùn)輸載體蛋白-PIN蛋白，并構(gòu)建超表達(dá)載體，研究PopD14和PopPIN1在分枝發(fā)育中的作用。為進(jìn)一步研究楊樹(shù)分枝發(fā)育的相關(guān)基因及激素調(diào)控機(jī)理提供一定的分子基礎(chǔ)，為揭示木本植物的分枝發(fā)育的調(diào)控機(jī)制奠定理論基礎(chǔ)。主要結(jié)論如下：
　　1、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序得到198,200,000條clean read

3、。利用BLAST工具將每個(gè)文庫(kù)的reads與毛果楊參考基因組進(jìn)行比對(duì)，112900000條reads可以與480M的參考基因組匹配，占總reads的56.96％；105700000條（53.30%）reads與毛果楊基因組有單一位置匹配。
　　2、對(duì)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序得到的差異表達(dá)基因進(jìn)行功能注釋?zhuān)灿?353個(gè)差異表達(dá)基因在數(shù)據(jù)庫(kù)中有注釋?zhuān)渲杏?353個(gè)差異基因被注釋到Nr數(shù)據(jù)庫(kù)中，在GO數(shù)據(jù)庫(kù)中，2805個(gè)差異基因被注釋到GO數(shù)據(jù)庫(kù)

4、；1389個(gè)差異基因被注釋到COG數(shù)據(jù)庫(kù)；在KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)中，520個(gè)基因注釋到101個(gè)代謝或信號(hào)通路中。其中激素調(diào)控相關(guān)的KEGG通路是植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（plant hormone signal transduction ko04075）（265.00%）、萜烯類(lèi)代謝（tryptophan metabolism ko00500）（8,1.54%）和ABC轉(zhuǎn)運(yùn)（ABC transport ko02010）（1,0.19%）。
　　

5、3、通過(guò)高通量測(cè)序，獲得了調(diào)控分枝發(fā)育的差異表達(dá)基因，發(fā)現(xiàn)參與生長(zhǎng)素響應(yīng)、激素信號(hào)通路、生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸和生長(zhǎng)素生物合成的相關(guān)基因參與楊樹(shù)分枝發(fā)育的調(diào)控，構(gòu)建了一個(gè)楊樹(shù)分枝發(fā)育的激素調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)我們對(duì)于楊樹(shù)分枝發(fā)育機(jī)制的理解，并為楊樹(shù)分枝發(fā)育的研究提供一定的分子基礎(chǔ)。
　　4、本研究利用qRT-PCR技術(shù)，對(duì)隨機(jī)挑選的參與楊樹(shù)分枝發(fā)育的激素調(diào)控的11條基因進(jìn)行表達(dá)量驗(yàn)證，結(jié)果表明有10條基因與轉(zhuǎn)錄組的RPKM值相符；同時(shí)挑選了參與

6、分枝發(fā)育的5個(gè)關(guān)鍵基因進(jìn)行不同組織的表達(dá)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)除了PIN1其它4個(gè)基因均在腋芽中高度表達(dá)。
　　5、克隆了獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)D14和生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸載體PIN1基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PopD14的全長(zhǎng)1169 bp，包含一個(gè)1122 bp的ORF區(qū)，編碼374個(gè)氨基酸，同源比對(duì)和進(jìn)化樹(shù)分析表明，PopD14基因與麻瘋樹(shù)和蓖麻的同源性最高；PopPIN1的全長(zhǎng)為1920 bp，包含一個(gè)1860 bp的ORF，編碼了620個(gè)氨基酸殘基