论文部分内容阅读
植物的分枝发育是一个复杂的生物学过程,受到遗传、激素、环境和营养等多种因素的调控,在植物的形态建成中具有重要的的意义。在禾本科植物中例如水稻和玉米,分蘖数的多少与作物的产量有着直接的关系;在木本植物中,分枝发育影响着木本植物的经济效益和木材材性,在林木的株型发育和生态建成中具有重要的作用。本研究针对窄冠黑白杨冠幅小,分枝多的特点,构建了窄冠黑白杨和中林2025杨早春萌动期腋芽的转录组,寻找影响窄冠和宽冠杨树的差异表达基因,揭示窄冠和宽冠杨树的分枝相关基因的表达模式,构建分枝发育的激素调控通路;同时克隆独脚金内酯信号转导的关键酶-D14α,β-水解酶和生长素极性运输通路的关键运输载体蛋白-PIN蛋白,并构建超表达载体,研究PopD14和PopPIN1在分枝发育中的作用。为进一步研究杨树分枝发育的相关基因及激素调控机理提供一定的分子基础,为揭示木本植物的分枝发育的调控机制奠定理论基础。主要结论如下:1、转录组测序得到198,200,000条clean read。利用BLAST工具将每个文库的reads与毛果杨参考基因组进行比对,112900000条reads可以与480M的参考基因组匹配,占总reads的56.96%;105700000条(53.30%)reads与毛果杨基因组有单一位置匹配。2、对转录组测序得到的差异表达基因进行功能注释,共有3353个差异表达基因在数据库中有注释,其中有3353个差异基因被注释到Nr数据库中,在GO数据库中,2805个差异基因被注释到GO数据库;1389个差异基因被注释到COG数据库;在KEGG数据库中,520个基因注释到101个代谢或信号通路中。其中激素调控相关的KEGG通路是植物激素信号转导(plant hormone signal transduction ko04075)(26 5.00%)、萜烯类代谢(tryptophan metabolism ko00500)(8,1.54%)和ABC转运(ABC transport ko02010)(1,0.19%)。3、通过高通量测序,获得了调控分枝发育的差异表达基因,发现参与生长素响应、激素信号通路、生长素极性运输和生长素生物合成的相关基因参与杨树分枝发育的调控,构建了一个杨树分枝发育的激素调控网络,促进我们对于杨树分枝发育机制的理解,并为杨树分枝发育的研究提供一定的分子基础。4、本研究利用qRT-PCR技术,对随机挑选的参与杨树分枝发育的激素调控的11条基因进行表达量验证,结果表明有10条基因与转录组的RPKM值相符;同时挑选了参与分枝发育的5个关键基因进行不同组织的表达研究,结果发现除了PIN1其它4个基因均在腋芽中高度表达。5、克隆了独脚金内酯信号转导D14和生长素极性运输载体PIN1基因。结果发现,PopD14的全长1169 bp,包含一个1122 bp的ORF区,编码374个氨基酸,同源比对和进化树分析表明,PopD14基因与麻疯树和蓖麻的同源性最高;PopPIN1的全长为1920 bp,包含一个1860 bp的ORF,编码了620个氨基酸残基;进化树分析表明,PopPIN1在进化上与麻疯树和蓖麻的同源关系最近。