【摘 要】
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‘麦缘锦楸’是紫葳科梓树属楸树组的一种落叶乔木,为灰楸的天然变异种,该品种因叶片边缘白化而得名,是研究珍贵树种叶色变异的理想材料。本研究以课题组前期测得的楸树全基因组和转录组序列信息为基础,对楸树CbuDnaJ家族基因进行了鉴定和分析,并利用生物信息学、分子生物学的手段系统研究了CbuDnaJ49的功能,解析CbuDnaJ49基因参与调控‘麦缘锦楸’叶色形成的分子机制,以期为园林观赏新品种培育提供
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‘麦缘锦楸’是紫葳科梓树属楸树组的一种落叶乔木,为灰楸的天然变异种,该品种因叶片边缘白化而得名,是研究珍贵树种叶色变异的理想材料。本研究以课题组前期测得的楸树全基因组和转录组序列信息为基础,对楸树CbuDnaJ家族基因进行了鉴定和分析,并利用生物信息学、分子生物学的手段系统研究了CbuDnaJ49的功能,解析CbuDnaJ49基因参与调控‘麦缘锦楸’叶色形成的分子机制,以期为园林观赏新品种培育提供理论参考。主要研究结果如下:（1）利用生物信息学方法鉴定出88个楸树DnaJ家族成员。按照保守结构域分为A、B、C、D四类,按序列同源性可分为七个亚家族。对楸树CbuDnaJ家族成员的motif及内含子外显子进行可视化,发现同源性较高的同一亚族具有相似的motif及内含子-外显子结构。从前期转录组数据中提取DnaJ家族成员基因,并对其在不同叶色部位的表达量绘制热图,发现CbuDnaJ49在不同叶色部位差异表达,推测该基因可能在叶色调控中发挥重要作用。进一步对CbuDnaJ49蛋白基本特性分析,结果表明:CbuDnaJ49蛋白为不稳定的疏水蛋白,并且该蛋白无跨膜螺旋区及信号肽分布。（2）以课题组前期常用的Cbu Actin为内参,分析CbuDnaJ49在灰楸及‘麦缘锦楸’根茎叶中的表达情况,发现该基因在两种材料的不同器官均有表达,但在‘麦缘锦楸’的叶片部位显著高表达。为了验证结果的可靠性,利用q RT-PCR技术对‘麦缘锦楸’叶色表型内参基因进行筛选,并以筛选出的Cbu MADH、Cbu EF-1基因为内参,检测CbuDnaJ49在不同叶色部位的基因表达差异,发现CbuDnaJ49在‘麦缘锦楸’黄色部分的表达显著高于绿色部分,认为该基因在‘麦缘锦楸’叶色调控中可能起着关键的作用。（3）从‘麦缘锦楸’叶片中成功克隆了CbuDnaJ49基因,并构建了亚细胞定位载体p BI121-CbuDnaJ49-GFP,经农杆菌转化后发现CbuDnaJ49在烟草的细胞核、质膜及叶绿体中均有表达;构建CbuDnaJ49基因的过表达及抑制表达载体,并分别稳定转化到烟草及楸树的愈伤组织中,发现转p ROKII-CbuDnaJ49的植株在烟草叶片及花萼上部呈现白色表型。测定转基因及野生型烟草叶片的叶绿素含量发现,p ROKII-CbuDnaJ49烟草叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量显著降低,且叶绿素含量降低可能是导致叶片白化的主要因素。
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