基于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的任豆細(xì)胞壁次生生長(zhǎng)研究.pdf

1、任豆（Zenia insignisChun）是中國(guó)華南、西南及東南亞石灰?guī)r地區(qū)的特有樹(shù)種，是我國(guó)二級(jí)保護(hù)植物。任豆生長(zhǎng)速度快，耐干旱耐貧瘠，是石灰?guī)r地區(qū)石漠化治理的優(yōu)良樹(shù)種兼有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文利用Illumina Hiseq2500平臺(tái)對(duì)任豆不同組織部位進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，分析了細(xì)胞壁合成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平表達(dá)量，結(jié)合顯微觀察、細(xì)胞壁成分測(cè)定等實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)任豆不同組織部位的細(xì)胞壁次生加厚和木質(zhì)化規(guī)律進(jìn)行了分析，為深入研究任豆細(xì)胞壁次生加

2、厚分子機(jī)理提供了遺傳學(xué)基礎(chǔ)，主要研究結(jié)果如下：
　　1.對(duì)任豆莖木質(zhì)部及葉進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，以探究任豆不同組織部位細(xì)胞壁次生生長(zhǎng)規(guī)律，共獲得26.22 Gb原始數(shù)據(jù)并組裝成94,580條Unigene，平均長(zhǎng)度為726 nt，其中31,802條Unigene被注釋到不同的功能數(shù)據(jù)庫(kù)，獲得了豐富的任豆轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。
　　2.利用生物化學(xué)方法對(duì)任豆莖上部、中部、下部及葉四個(gè)部位進(jìn)行細(xì)胞壁成分分析，獲得了不同組織部位細(xì)胞壁三大成分?jǐn)?shù)據(jù)

3、，發(fā)現(xiàn)莖下部纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量在細(xì)胞壁總質(zhì)量中占比均高于其他組織，木質(zhì)纖維素含量最高，說(shuō)明莖下部細(xì)胞壁次生加厚最成熟，木質(zhì)化程度明顯高于其他組織部位。
　　3.切片觀察莖上部、中部、下部木質(zhì)部細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)莖下部木質(zhì)部區(qū)域范圍最大，細(xì)胞壁加厚最明顯，厚度達(dá)2.066μm，遠(yuǎn)高于上部和中部；激光共聚焦顯微鏡觀察，莖中部和下部切片大范圍檢測(cè)到木聚糖特異的單克隆抗體LM10熒光信號(hào)，且下部信號(hào)最為強(qiáng)烈，說(shuō)明莖下部細(xì)胞壁半纖維

4、素含量最高，符合細(xì)胞壁成分分析結(jié)果。莖和葉四個(gè)樣品的FT-IR曲線(xiàn)波峰特征進(jìn)行細(xì)胞壁不同成分含量的推測(cè)，結(jié)果也與化學(xué)檢測(cè)結(jié)果相符。
　　4.對(duì)轉(zhuǎn)錄組結(jié)果進(jìn)行分析，得到任豆各組織部位細(xì)胞壁次生加厚相關(guān)基因的表達(dá)特點(diǎn)，對(duì)部分基因進(jìn)行了熒光定量PCR驗(yàn)證，q-PCR結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組FPKM值基本一致。
　　5.光鏡觀察細(xì)胞壁上部莖切片，發(fā)現(xiàn)皮層中有多層細(xì)胞組成的環(huán)狀厚壁組織。皮層中厚壁組織間苯三酚染色具有明顯的顯色反應(yīng)，說(shuō)明其木質(zhì)化程

5、度較高。對(duì)任豆皮層環(huán)狀厚壁組織和莖木質(zhì)部進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，以探究厚壁組織與木質(zhì)部細(xì)胞次生加厚差異，共獲得19.06 Gb原始數(shù)據(jù)，拼接成75,172條Unigene，平均長(zhǎng)度853 nt，其中39,159條Unigene獲得功能注釋。
　　6.厚壁組織和木質(zhì)部細(xì)胞壁單糖成分測(cè)定發(fā)現(xiàn)，兩者單糖組成類(lèi)型相似，含量有差異；激光共聚焦顯微鏡下，皮層厚壁組織檢測(cè)到強(qiáng)烈的木聚糖特異單克隆抗體LM10熒光信號(hào)，綜合以上結(jié)果推斷厚壁組織與木質(zhì)部細(xì)胞