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转录因子在植物的生长发育过程中起着重要的调控作用。APETALA2(AP2)亚家族属于AP2/ERF家族,参与植物的生长发育过程,而WUSCHEL-related homeobox(WOX)基因家族是植物特有的一类转录因子,对干细胞维持、侧生器官发生和不定根再生等植物生长发育过程起重要的调控作用。落叶松是重要的速生用材和生态造林树种,扦插生根难,其生根机理仍不清楚。本研究以中国林业科学研究院林业研究所选育的生长和生根优良的杂种无性系日永8×长混18-10为试验材料,利用基因组学与生物信息学、遗传学和分子生物学等研究手段,鉴定了落叶松AP2亚家族和WOX基因家族,并对LkBBM1、LkBBM2、LkWUS、LkWOX66、LkWOX65和LkWOX52在不定根发育中的功能进行解析,揭示其在落叶松不定根发育过程中的调控作用。主要结果如下:(1)利用生物信息学方法,从落叶松基因组中鉴定出38个AP2亚家族基因,不均匀地分布在27条Scaffold上,分属于eu AP2、base NT和eu ANT三大分支,串联重复是落叶松AP2亚家族基因扩张的主要方式。落叶松AP2基因结构差异较大,外显子有1-10个不等,有些基因的内含子明显变长,可能存在转座子的插入。鉴定出71个WOX家族基因,不均匀地分布在39条Scaffold上,可分为4个分支(现代支/WUS支、中间支、古老支和特有支),其中21个成员属于现代/WUS支,并含有保守的WUS-box结构域,系统进化关系相近的成员具有相似的内含子/外显子结构、基因长度和保守基序,可能有相似的功能。(2)LkBBM1和LkBBM2在不定根根尖表达较高,LkBBM2在不定根根原基形成时期茎的形成层中表达。LkBBM1在细胞核中表达,而LkBBM2在细胞核和细胞质中表达。拟南芥中过表达LkBBM1和LkBBM2均显著促进根长生长。84K杨树中过表达LkBBM1和LkBBM2均显著增加不定根数量,株高、地上和根系生物量也显著高于对照。(3)LkWUS、LkWOX66、LkWOX65和LkWOX52均为核定位蛋白,在细胞核内发挥作用。LkWOX65主要在茎的形成层和不定根的表皮区域表达,在不定根中部和末端部位表达量高于根尖。杨树中过表达LkWOX65和LkWOX52导致不定根数量增多,根长变短,十周苗龄植株苗高均显著高于对照,根系生物量也高于对照;过表达LkWUS和LkWOX66不定根数量增多,根系生物量均显著高于对照,但苗高和地径差异不显著。(4)LkWOX65-OE植株茎中茉莉酸和脱落酸含量显著降低,根中生长素、茉莉酸和脱落酸含量显著升高;LkWOX52-OE植株茎中生长素和脱落酸含量显著升高,而根中茉莉酸和脱落酸含量显著升高,说明LkWOX65和LkWOX52通过调控这些激素含量影响不定根发育。通过转录组测序分析了LkWOX66、LkWOX65和LkWOX52过表达植株差异表达基因,发现植物激素信号转导类基因(ARF2、ARF3、ARF7和ARF18等)、生根相关转录因子(NAC89-like、WOX5、LBD29和SCR等)、不定根或根系发育相关基因(CYCD3、GRF1和TAA1等)表达受到影响,初步揭示这3个WOX基因在不定根发育过程中的作用机制。构建了落叶松不定根酵母双杂交c DNA文库,库容量大于1.15*10^7CFU,筛选到3个与LKWOX65互作的蛋白,分别为棕榈酰转移酶(PAT18)、酰基辅酶A结合蛋白6(ACBP6)和COP1-相互作用蛋白7(CIP7),表明LKWOX65可能通过与这3个蛋白互作,调控不定根发育。本文对落叶松中BBM和WOXs基因在不定根发育中的作用进行了研究,为全面了解不同物种中BBM和WOXs基因的功能奠定了基础,对落叶松遗传改良和扦插扩繁具有重要的理论意义和潜在应用价值。