毛竹生長過程中纖維素合成酶基因的表達(dá)模式和功能分析.pdf

1、本研究以毛竹生長過程中不同時期的5個高度（10cm、30cm、120cm、600cm、1400cm）的毛竹為研究材料，其中10cm和30cm時為毛竹生長初期，120cm為毛竹生長上升期，600cm左右為毛竹生長盛期，1400cm時毛竹開始抽枝展葉，為生長末期，通過生物信息學(xué)方法、生物顯微鏡觀察、透射電鏡觀察、熒光定量PCR、RNA原位雜交、Western Blot、蛋白質(zhì)的體外表達(dá)等方法研究了毛竹纖維素合成酶基因的表達(dá)和功能。所得結(jié)論如

2、下：
　?。?）毛竹莖稈結(jié)構(gòu)顯微觀察表明毛竹生長發(fā)育分為四個時期，第一個時期，細(xì)胞未分化期，沒有明顯的組織結(jié)構(gòu)，此時的細(xì)胞主要以分裂產(chǎn)生更多的細(xì)胞為主。第二個時期，原生結(jié)構(gòu)形成期，有典型的維管束結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，但密度較大，結(jié)構(gòu)較小，韌皮部細(xì)胞分化不明顯，纖維細(xì)胞和薄壁細(xì)胞的界限不明確。第三個時期，維管束結(jié)構(gòu)成熟期，纖維細(xì)胞和薄壁細(xì)胞的界限明確，有兩個典型的后生木質(zhì)部導(dǎo)管，韌皮部結(jié)構(gòu)明顯。第四個時期，纖維細(xì)胞木質(zhì)化時期，可以看到纖維細(xì)胞周

3、圍一層深色物質(zhì)?；康睦w維組織最先出現(xiàn)木質(zhì)化，此時為毛竹生長的上升期，莖稈的高度大約為120cm。
　?。?）毛竹韌皮部細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，毛竹生長發(fā)育過程可分為初生壁形成期，次生壁形成期，以及次生壁加厚期。研究表明次生壁隨著高度的增加而加厚，上升期（120cm）的毛竹基部可觀察到次生壁出現(xiàn)，盛期(600cm)的毛竹中部和基部有次生壁結(jié)構(gòu)，頂部和根部僅有初生壁，末期（14m）毛竹基部次生壁比盛期厚。
　?。?）生物信息學(xué)分

4、析表明，毛竹纖維素合成酶家族基因共有16個成員，結(jié)構(gòu)域分析表明，毛竹纖維素合成酶都含有cellulose_synt結(jié)構(gòu)域，N端大多有Zn指結(jié)構(gòu)，毛竹纖維素合成酶超家族成員有48個，分為5個亞家族，分別是CESA、CSLD、CSLE、CSLF、CSLH。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明，CesA基因極有可能在單、雙子葉植物分化前就已經(jīng)出現(xiàn)分化。祖先狀態(tài)時，毛竹中的纖維素合成酶基因就比擬南芥和水稻多。物種分化之后，毛竹纖維素合成酶基因也單獨發(fā)生了多次重復(fù)事

5、件，產(chǎn)生了更多的基因拷貝數(shù)，這可能和毛竹獨特的快速生長特性有關(guān)。（4）在前人對毛竹莖稈中纖維素含量的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合顯微和超微觀察結(jié)果以及定量表達(dá)結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在初生壁形成的部位，3個基因(PeCesA6、PeCesA9和PeCesA13)表達(dá)最顯著。在次生壁形成的部位，毛竹纖維素合成酶基因家族成員的8個基因(PeCesA1、PeCesA2、PeCesA3、PeCesA4、PeCesA5、PeCesA6、PeCesA9、和PeCes