杨树AS1a基因对次生生长过程调控机理研究

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AS1属于R2R3-MYB转录因子,在拟南芥中调控叶片近-远轴极性的建立,而在杨树中的功能未知。在前期研究所得的RNA-seq数据中发现了杨树中拟南芥AS1同源基因在韧皮部中的表达量明显高于木质部(将其命名为AS1a),本论文以AS1a基因作为研究对象,将通过构建AS1a基因过量表达和显性抑制转基因植株、切片分析、烟草及双荧光素酶瞬转、酵母双杂交、酵母单杂交、RNA-seq、DAP-seq等实验对其在杨树次生生长等生长发育过程的功能和分子作用机制进行深入研究。现已有的主要研究结果如下:(1)以84K杨树CDS为模板,克隆了AS1a的全长CDS序列,与毛果杨基因组相比,碱基相似度为97.05%,氨基酸相似度为95%;构建了AS1a的过表达植物转化载体35S::AS1a以及显性抑制植物转化载体35S::AS1a-SRDX,通过农杆菌介导的叶盘侵染转化法分别获得11个和9个35S::AS1a和35S::AS1a::SRDX独立转基因株系。(2)瞬时烟草转化实验证明AS1a蛋白定位于细胞核。(3)AS1a过表达植株的株高、茎粗、节间数与野生型相比没有显著性差异。茎段徒手切片染色结果显示,木质部的发育明显提前,木质部宽度明显增加。显性抑制植株表现出与过表达植株相似的表型;转基因植株不定根数量增多,每条不定根上着生的侧根数量减少且长度变短,每条不定根的表面积与体积减少;转基因植株的叶片长度与宽度、叶柄长度均大于野生型。(4)通过转录活性测定实验证明AS1a为转录抑制因子。(5)对AS1a过表达植株的11#株系进行转录组测序(RNA-seq)。结果显示共存在2965个差异基因,其中1198个基因表达水平显著上调,1767个基因表达水平显著下调。对差异基因进行GO分析,结果显示,纤维素生物合成、木质素生物合成、次生代谢过程、次生代谢物合成等途径的基因显著上调,木质素分解过程、苯丙烷代谢过程等途径的基因显著下调。(6)酵母双杂实验显示,AS1a与AS2存在互作。(7)酵母单杂实验显示,AS1a可以与Pag PIN5b与Pag KAN2/6b的启动子区域结合。
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