【摘 要】
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分枝是植物复杂的发育性状,少分枝品种能提高木材的利用率,多分枝品种能调节树冠形态,培育合理株型的木本植物具有重要的经济效益和生态效益。TCP家族的BRC1基因在生物素极性运输中是一个核心调节基因,对于植物分枝发育具有极其重要的作用。本文以毛白杨为材料,通过RNAi技术降低Pt BRC1基因表达,研究其对毛白杨分枝和生物量的影响,从而达到培育理想分枝新品种的目的,取得如下结果:1.生物信息学分析与拟
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分枝是植物复杂的发育性状,少分枝品种能提高木材的利用率,多分枝品种能调节树冠形态,培育合理株型的木本植物具有重要的经济效益和生态效益。TCP家族的BRC1基因在生物素极性运输中是一个核心调节基因,对于植物分枝发育具有极其重要的作用。本文以毛白杨为材料,通过RNAi技术降低Pt BRC1基因表达,研究其对毛白杨分枝和生物量的影响,从而达到培育理想分枝新品种的目的,取得如下结果:1.生物信息学分析与拟南芥BRANCHED1（BRC1）基因相比,毛果杨中比对到两个同源基因,分别为Potri.015G050500.1和Potri.012G059900.1,氨基酸序列同源性为51.4%和69.94%,陆地棉中比对到Gohir.D11G006200.1、Gohir.A11G007100.1、Gohir.A12G265400.1、Gohir.D12G265600.1同源性分别为58.3%、58.3%、59.2%、53.8%,水稻Os03g49880.1同源性为57.1%,番茄中比对到Solyc06g069240.1、Solyc03g119770.2同源性为59.2%、62.9%。多序列比对均含有TCP domain和R domain结构域。杨树Pt BRC1基因起始密码子上游2000bp序列预测结果显示:其启动子区域中存在厌氧、昼夜、脱落酸、赤霉素响应等顺式作用元件。2.Pt BRC1的毛白杨组织器官差异表达分析BRC1基因在毛白杨不同组织中表达量不同,根＞腋芽＞老叶＞茎＞顶芽＞嫩叶。3.构建植物干涉载体,遗传转化毛白杨分别利用35S和ATC085启动子构建两个植物干涉载体p BWA-35S-Pt BRC1和p BWA-ATC085-Pt BRC1。通过根癌农杆菌介导的叶盘法遗传转化毛白杨叶片。经PCR鉴定获得6株35S-RNAi-Pt BRC1转基因杨树和4株ATC085-RNAi-Pt BRC1转基因杨树。4.野生型和转基因毛白杨农艺性状测定研究发现转基因杨树分枝数明显多于野生型,发芽时间提前,35S-RNAi-Pt BRC1转基因杨树的分枝数多于ATC085-RNAi-Pt BRC1转基因杨树,35S-RNAi-6、ATC085-RNAi-2、ATC085-RNAi-3转基因植株鲜重分别比野生型增加了37%、34%、1.6%,干重分别增加了30%、-8%、35%。经打顶处理后,35S-RNAi-4转基因植株的分枝增加了21个,明显高于野生型增加的8个,35S-RNAi-4植株的鲜重和干重分别是是野生型的2.2倍和2.7倍。定量PCR检测发现转基因植株体中Pt BRC1表达量均比野生型低,为野生型的0.1-0.7倍左右,推测Pt BRC1表达量降低是引起分枝数增加的原因。5.差异基因表达分析通过转录组测序,对差异基因进行GO和KEGG分析,发现干涉植株与野生型的主要差异表达基因被富集在植物激素信号转导、植物MAPK信号通路及氨基糖和核苷酸糖代谢等代谢通路上。推测干涉毛白杨中Pt BRC1基因可能通过碳水化合物代谢和MAPK信号通路途径调控分枝发育。
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