论文部分内容阅读
杨树是我国重要的工业用材和造林绿化树种,提高杨树木材的生产力,培育出优良品质的杨树品种这一工作尤为重要。光能是植物积累生物量的初级能源,而树冠是树木截获光能、进行光合作用的场所,因此冠型结构和冠层密度是决定林分木材产量的重要因素。杨树的冠型结构和冠层密度主要由分枝发育决定。在木本植物中,分枝发育主要是指侧枝的发育和调控,侧枝是由叶腋处的腋芽发育而来,而侧芽与侧枝的发育是一个极为复杂的生理过程,受到植物自身的遗传性、激素调节、生长环境和营养条件等多种因素的调控。大量研究表明,植物激素对分枝发育调控具有极为重要的作用,已有报道,植物激素独角金内脂(SLs)在植物分枝发育调控中发挥着重要作用。在拟南芥和水稻的研究中表明独角金内酯信号转导通路中的关键基因D14可以调控分枝发育,D14蛋白编码了一个水解酶,其可以是感知独脚金内酯的信号,并且具备水解独脚金内酯的能力。在植物中,除了D14蛋白之外,能够接受独脚金内酯的受体还包括F-box蛋白D3和Clp蛋白酶家族蛋白D53,三者通过相互作用形成复合体参与独角金内酯的信号调控。本文以银腺杨(Populus alba×P.glandulosa)为实验材料,提取银腺杨总RNA,反转录得到的cDNA为模板,根据JGI数据库中D53基因(Potri.009G046700)设计引物,克隆得到了PagD53基因,构建了关于PagD53的表达载体,包括:35S::PagD53、PBI121-PagD53-GFP、pGBKT7-PagD14、pGADT7-PagD53、pSPYNE-PagD14、pSPYCE-PagD53。其中35S::PagD53用于农杆菌介导侵染84K植株的转基因研究;PBI121-PagD53-GFP用于烟草的亚细胞定位;pGBKT7-PagD14和pGADT7-PagD53用于酵母双杂交实验(Y2H);pSPYNE-PagD14与pSPYCE-PagD53用于双分子萤光互补实验(BiFc)。通过上述实验对PagD53基因的功能、亚细胞定位及其互作蛋白进行初步探究,进而研究PagD53基因在杨树分枝发育中的功能及其作用机理,本研究得出以下结论:1.克隆得到了杨树的PagD53基因,基因全长为3345bp,编码1114个氨基酸,对PagD53蛋白进行分析发现,其分子量为121943.92 Da,理论等电点(PI)为6.45,分子式为C5301H8494N1510O1683S51,原子总数为17039,脂肪系数为80.85,总平均亲水性(GRAVY)为-0.313,预测为亲水蛋白。2.通过荧光定量PCR检测84K杨不同组织的PagD53表达量,结果表明:PagD53在不同组织中表达量由高到低的排序依次为:芽、根、茎、叶,其中芽的相对表达量为2.548,约为根的6.67倍。通过不同组织的表达量结果可知PagD53可能与独角金内酯含有相反的表达模式,由此推测PagD53可能参与到抑制独脚金内酯的信号传导过程中,从而调节杨树的分枝发育。3.构建了超表达载体35S::PagD53,通过农杆菌介导法转化84K杨,最终获得4株转基因杨树株系。4.构建了PBI121-PagD53-GFP融合蛋白表达载体,通过烟草的瞬时转化进行亚细胞定位,结果显示PagD53位于细胞核中。5.构建了pGBKT7-PagD14和pGADT7-PagD53表达载体,转化入酵母菌AH109中,无自激活现象后,将两者共转化到酵母菌AH109中,酵母菌可以在SD/-Ade/-His/-Leu/-Trp四缺板上生长,这一结果表明PagD53蛋白与PagD14蛋白在酵母体内存在互作。6.构建pSPYNE-PagD14与pSPYCE-PagD53载体,采用携带重组质粒的农杆菌侵染烟草叶片,经共聚焦显微镜镜检后,观测到烟草叶肉细胞中含有黄色荧光,说明PagD53和PagD14在植物体内存在互作现象,进而推测PagD53基因可能和PagD14基因共同对独脚金内酯的信号传导途径进行调控,从而影响杨树的分枝发育。