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株型与农作物、园艺作物和观赏植物的产量、品质和观赏性之间有着紧密联系。由于木本植物复杂的性状组成和分子调控网络,其株型性状的分子机制至今仍不清晰。株高作为木本观赏植物最重要的株型性状之一,一直是研究的热点。茎段节间细胞模式(组成节间的细胞数目和细胞大小)调控及激素调控已成为研究木本植物株高调控的重要方面。为阐明紫薇株高性状形成的机制,挖掘调控株高性状的关键基因,本研究以乔木型的屋久岛紫薇(Lagerstroemia fauriei)与低矮的紫薇品种’Pocomoke’(L.indica ’Pocomoke’)杂交后代中普通型(Non-dwarf)和矮生型(Dwarf)株系为试材,测定株高相关表型性状、解剖结构、内源激素含量,并分析外源激素对紫薇株高的影响;利用转录组数据分析了调控紫薇株高性状的关键基因及其调控网络,通过生物信息学和基因表达解析调控紫薇株高性状基因的表达规律,并对关键基因进行功能验证。主要结论如下:1.紫薇枝条长度变化是导致株高差异的重要原因,而节间长度则是引起紫薇枝条长度变化的主因;进一步解剖观察表明,节间长度受细胞数目和细胞长度共同影响;生长素通过影响紫薇茎顶端分生组织(SAM)中细胞分裂及脱离SAM后的细胞伸长对细胞数目和细胞长度进行调控,赤霉素4(GA4)对紫薇的细胞伸长也具有促进作用。2.利用外源激素处理进一步探究影响紫薇株高的重要激素,结果表明,生长素转运或信号转导通路存在缺陷是导致矮生型紫薇节间长度缩短的重要原因之一;外施GA4后,部分地拯救了矮生型紫薇中存在缺陷的生长素调控通路,促进了 SAM中细胞的分裂和细胞的伸长,增强了矮生型紫薇顶端优势,同时减弱了其分枝能力。3.根据前期激素及细胞模式对紫薇株高的调控作用,结合普通型和矮生型紫薇转录组分析推测生长素转运及信号转导通路上的差异表达基因、细胞分裂相关的3个CYCD基因和2个TCP转录因子参与了紫薇节间长度的调控。4.为进一步对挖掘的基因进行验证,本研究克隆了LfiAUX22、LfiARF1、LfifCYCD3;1、LfiCYCD5;1、LfiCYD;C61、LfiTCP12和LfiTCP14基因;生物信息学分析显示,同一家族不同成员的蛋白序列中既包含该家族的保守区域,又具有各自的序列特异性;亚细胞定位结果表明,LfiAUX22、LfiARF1、LfiCYCD6;1只在细胞核内表达,LfiCYCD3;1、LfiCYCD5;1、LfiTCP12和LfiTCP14主要定位于细胞核,在细胞膜上也有少量表达。5.基因表达模式分析表明,LfiIAA26、LfiARF1、LfiARF9、LfiPIN1、LfiPIN1C、LfiPIN5、LfiCYCD3;1、LfiCYCD5;1、LfiCYCD6;1、LfiTCP12 和 LfiTCP14 在两种株高紫薇不同组织中均存在显著差异;外源GA4处理后,这些基因的表达量发生极显著地变化,且所有基因的表达量均在GA4处理后30min时变化最为显著,是参与调控紫薇株高的关键基因。6.PCR和qPCR检测表明,紫薇LfiCYCD3;1成功插入烟草基因组并在转录水平表达,株高相关表型测定发现,转基因组培苗株高均极显著高于对照株系;开花后,转基因株系茎长度显著高于对照烟草,节间长度极显著高于对照株系,且出现茎干弯曲的表型;茎段解剖分析显示,组培条件下,转基因株系细胞大小未发生明显变化,但细胞数目极显著增多,这一结果表明,LfiCYCD3;1过量表达促进了细胞分裂,对茎干形态建成具有重要作用。研究结果为阐明木本植物株高性状分子调控机制提供了理论依据,对定向培育不同株高的紫薇品种具有重要指导意义。