窄冠型楊樹分枝相關(guān)基因的篩選和功能驗證.pdf

1、植物的分枝發(fā)育是一個復(fù)雜的生物學過程，受到遺傳、激素、環(huán)境和營養(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。本研究針對窄冠黑白楊冠幅小，分枝多的特點，構(gòu)建了窄冠黑白楊和中林2025楊早春萌動期腋芽的轉(zhuǎn)錄組，尋找影響窄冠和寬冠楊樹的差異表達基因，揭示窄冠和寬冠

2、楊樹的分枝相關(guān)基因的表達模式，構(gòu)建分枝發(fā)育的激素調(diào)控通路；同時克隆獨腳金內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導的關(guān)鍵酶-D14α，β-水解酶和生長素極性運輸通路的關(guān)鍵運輸載體蛋白-PIN蛋白，并構(gòu)建超表達載體，研究PopD14和PopPIN1在分枝發(fā)育中的作用。為進一步研究楊樹分枝發(fā)育的相關(guān)基因及激素調(diào)控機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)控機制奠定理論基礎(chǔ)。主要結(jié)論如下：
　　1、轉(zhuǎn)錄組測序得到198,200,000條clean read

3、。利用BLAST工具將每個文庫的reads與毛果楊參考基因組進行比對，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、對轉(zhuǎn)錄組測序得到的差異表達基因進行功能注釋，共有3353個差異表達基因在數(shù)據(jù)庫中有注釋，其中有3353個差異基因被注釋到Nr數(shù)據(jù)庫中，在GO數(shù)據(jù)庫中，2805個差異基因被注釋到GO數(shù)據(jù)庫

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

5、3、通過高通量測序，獲得了調(diào)控分枝發(fā)育的差異表達基因，發(fā)現(xiàn)參與生長素響應(yīng)、激素信號通路、生長素極性運輸和生長素生物合成的相關(guān)基因參與楊樹分枝發(fā)育的調(diào)控，構(gòu)建了一個楊樹分枝發(fā)育的激素調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，促進我們對于楊樹分枝發(fā)育機制的理解，并為楊樹分枝發(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)，對隨機挑選的參與楊樹分枝發(fā)育的激素調(diào)控的11條基因進行表達量驗證，結(jié)果表明有10條基因與轉(zhuǎn)錄組的RPKM值相符；同時挑選了參與

6、分枝發(fā)育的5個關(guān)鍵基因進行不同組織的表達研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)除了PIN1其它4個基因均在腋芽中高度表達。
　　5、克隆了獨腳金內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導D14和生長素極性運輸載體PIN1基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PopD14的全長1169 bp，包含一個1122 bp的ORF區(qū)，編碼374個氨基酸，同源比對和進化樹分析表明，PopD14基因與麻瘋樹和蓖麻的同源性最高；PopPIN1的全長為1920 bp，包含一個1860 bp的ORF，編碼了620個氨基酸殘基