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植物的组织和器官在合适的人工培养条件下能够通过产生愈伤组织形成再生芽,进而再生出完整的新个体。植物再生是进行离体快繁和基因工程的先决条件,而产生具有再生潜能的愈伤组织是再生的关键环节。前人对模式植物拟南芥的研究发现,愈伤组织具有根端分生组织的细胞性质,PLETHORA 1(PLT1)和WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 5(WOX5)等根端分生组织关键调控基因的表达是愈伤组织获得再生能力的必要条件。然而上述基因在林木再生过程中是否也发挥了相似的作用目前尚不清楚。本研究以84K(Populus alba×Populus gllandulosa)杨为材料,根据序列同源性,分离得到拟南芥PLT1和WOX5的同源基因PtPLT1和PtWOX5B,进化树分析结果显示,PLT1和WOX5B基因在植物的进化过程中存在保守性,序列同源性与物种的亲缘和进化关系相一致。qRT-PCR结果发现,与茎、叶片等器官相比,PtPLT1和PtWOX5B均在根中呈现出较高的表达水平,原位杂交结果显示,PtPLT1的表达信号集中在根端干细胞池所在的位置。亚细胞定位分析发现,PtPLT1和PtWOX5B蛋白均定位于细胞核中,这与拟南芥PLT1和WOX5的定位结果相同。我们构建了pER8::PtPLT1和pER8::PtWOX5B两个雌激素诱导型表达载体,分别侵染84K杨并获得转基因株系,以期通过时期特异性地诱导PtPLT1和PtWOX5B表达分析二者在杨树芽再生过程中的作用。qRT-PCR检测结果表明,外施雌激素诱导6天后,PtPLT1和PtWOX5B的表达水平均显著提高。分析结果发现,在添加雌激素的分化培养基上处理2周的外植体,转移至普通分化培养基上培养7天后,诱导了不定根的发生。上述结果表明,2周的雌激素处理时间对于诱导芽再生来说是偏长的,同时也证明了PtPLT1决定根端分生组织细胞性质的功能。进一步的分析发现,在添加雌激素的分化培养基上处理6天后的pER8::PtPLT1外植体,转入普通分化培养基35天后,与经过同样处理的转化空载体的对照相比,芽再生的频率和每块外植体上再生芽的数量都显著提高。而来源于pER8::PtWOX5B株系的外植体与对照相比并没有表现出明显的表型。以上结果表明,PtPLT1基因发挥了决定杨树根端分生组织细胞性质的作用。在愈伤组织形成阶段特异诱导PtPLT1的表达,促进了离体芽的发生,说明具备根端分生组织的细胞性质是杨树愈伤组织获得再生能力的关键。本研究结果为理解林木芽再生的分子机理提供了新信息,对于推动林木离体快繁和遗传转化体系的建立具有积极的理论和实践价值。