【摘 要】
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大白菜（Brassica rapa ssp.pekinensis）是十字花科芸薹属叶用蔬菜。叶是植物最重要的器官之一,植物的叶不仅充当营养器官的作用,在一些植物中也充当食用器官。成熟的大白菜叶片大而宽,叶柄宽厚呈白色且含水量较多。针对这一现象,本研究以体型较小的大白菜品种娃娃菜自交系PHL为材料,挑选三个显著变化时期的叶柄进行转录组测序,以叶柄第一生长阶段Pet1为参考,分别与第二阶段Pet2、第
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大白菜（Brassica rapa ssp.pekinensis）是十字花科芸薹属叶用蔬菜。叶是植物最重要的器官之一,植物的叶不仅充当营养器官的作用,在一些植物中也充当食用器官。成熟的大白菜叶片大而宽,叶柄宽厚呈白色且含水量较多。针对这一现象,本研究以体型较小的大白菜品种娃娃菜自交系PHL为材料,挑选三个显著变化时期的叶柄进行转录组测序,以叶柄第一生长阶段Pet1为参考,分别与第二阶段Pet2、第三阶段Pet3进行转录组测序比较,获得叶柄发育时期的差异表达基因,从中挑选大白菜Expansin基因家族优势表达基因进行克隆及功能验证。主要包括以下四方面的研究结果:1.大白菜叶柄不同发育时期转录组测序结果表明,在Pet2与Pet1比较组中共获得了7500个显著差异表达基因,在Pet3与Pet1比较组中共获得了14153个显著差异表达基因,两个比较组中共有显著差异表达基因2914个。GO富集性分析以及KEGG信号通路富集性分析结果显示,在Pet2与Pet1比较组中分别有541条GO显著富集terms和20条显著代谢通路。在Pet3与Pet1比较组中分别有496条GO显著富集terms和17条显著代谢通路。2.Expansin基因家族参与植物叶柄发育,因此对大白菜叶柄差异表达基因中Expansin基因家族相关基因进行汇总,通过生物学分析对更新的大白菜基因组序列进行家族成员重新鉴定,最终鉴定到56个Expansin基因家族成员。根据系统发育关系分为四个亚家族Br EXPA、Br EXPB、Br EXPLA、Br EXPLB。理化性质分析得出,家族成员的蛋白序列长度在191aa到371aa之间,相对分子质量在19839.14Da到62936.42Da之间,等电点在4.83到10.74之间,内含子数量在1到4之间。家族成员在染色体上不均等分布,且存在串联重复。3.挑选大白菜Expansin基因家族中的叶柄优势表达基因Br EXPA30和Br EXPLA2进行表达模式分析。亚细胞定位结果表明,两个基因都是在细胞核上表达的。荧光定量分析结果表明,基因Br EXPA30在叶柄发育中的表达量是递减的,基因Br EXPLA2在叶柄发育中的表达量先增加后减少。GUS组织化学染色结果显示,基因Br EXPA30的启动子仅启动基因在叶柄处表达。4.转基因拟南芥的观察结果显示,相较于拟南芥野生型,转基因Br EXPA30拟南芥植株表现出叶柄伸长且抗逆性增强的现象,其突变体AT3g29030表现出叶柄缩小的现象。转基因Br EXPLA2拟南芥植株表现出叶增大、生长速度加快的现象。由此推测基因Br EXPA30和Br EXPLA2与植物叶柄发育有关。
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