亚麻快速生长期细胞壁形成相关基因的表达分析
本文选题:亚麻 + 韧皮纤维 ; 参考:《中国农业科学》2017年13期
【摘要】:【目的】亚麻在快速生长期其韧皮纤维细胞发育在SP(the snap point)点上下端分别经历细胞伸长和次生细胞壁加厚2个不重叠时期。研究亚麻快速生长期不同组织、不同时期、不同器官中与细胞壁形成相关的β-半乳糖苷酶(Lu BGALs)、纤维素合酶(Lu CESAs)等家族基因的表达谱,探讨快速生长期亚麻韧皮纤维细胞细胞壁的发育模式,为改善亚麻纤维产量提供理论依据。【方法】以生长45 d的亚麻根、茎韧皮纤维、叶为材料,用透射电镜观察并测量茎韧皮纤维细胞细胞壁结构和厚度,采用实时荧光定量(q RT-PCR)方法,研究亚麻快速生长期Lu BGALs和Lu CESAs等细胞壁形成相关的基因在亚麻韧皮纤维不同阶段的表达特点。【结果】在SP点上部TOP端纤维细胞细胞壁薄,约110 nm;紧邻SP点茎中部的MID区(约500 nm)和茎下部的BOT区(约650 nm),细胞壁厚度明显增厚,细胞壁质地均一,没有明显的分层现象,说明SP点中部和下部韧皮纤维细胞细胞壁已经开始加厚但还未进入次生壁加厚阶段,与TOP明显不同。亚麻Lu BGAL1在TOP区的表达显著低于MID区和BOT区,表明其主要参与纤维细胞细胞壁加厚过程。而Lu BGAL3、Lu BGAL6、Lu BGAL9在TOP区表达最高,MID区次之,表明此类基因主要参与亚麻韧皮细胞伸长和细胞壁重建过程。Lu BGAL5在幼嫩的TOP区表达量高,在亚麻茎较为成熟的MID区较低,说明Lu BGAL5在细胞壁形成过程中起作用。其他BGALs基因的表达量均较低。在亚麻茎幼嫩的TOP区纤维细胞中,亚麻纤维素合酶基因Lu CESA1、Lu CESA3、Lu CESA7、Lu CESA8、Lu CESA9和Lu CESA10都检测出较高的表达量,且明显高于其在MID区和BOT区的表达。其中Lu CESA3和Lu CESA10在MID区的表达显著低于BOT区,其他几个CESAs基因在MID和BOT的表达并无明显差异。结合这些基因在亚麻快速生长期不同器官中的表达模式,结果说明,亚麻中6个CESA(Lu CESA1、Lu CESA3、Lu CESA7、Lu CESA8、Lu CESA9和Lu CESA10)主要促进亚麻韧皮纤维细胞的伸长。Lu Su Sy在幼茎韧皮纤维细胞中表达量高,表明亚麻茎伸长和加粗需要大量能量。Lu XTH4在亚麻细胞壁发育过程中发挥作用。【结论】快速生长期亚麻茎韧皮纤维细胞细胞壁没有次生加厚过程;Lu BGAL3、Lu BGAL5、Lu BGAL6、Lu BGAL9、Lu CESA1、Lu CESA3、Lu CESA9和Lu CESA10在亚麻细胞壁细胞伸长过程中起作用;Lu BGAL1主要促进亚麻细胞壁加厚过程;Lu Su Sy和Lu XTH4在亚麻细胞壁发育中发挥作用。
[Abstract]:[objective] the development of phloem fibroblasts at SP (the snap point) site in fast growing stage of flax underwent two stages: cell elongation and secondary cell wall thickening. To study the expression profiles of 尾 -galactosidase (Lu BGALs), cellulose synthase (Lu CESAs) and other family genes related to cell wall formation in different tissues, different stages and different organs of flax. To study the development pattern of cell wall of flax phloem fiber in rapid growing period, and to provide theoretical basis for improving the yield of flax fiber. [methods] Flax root, stem phloem fiber and leaf were used as materials for 45 days of growth. The cell wall structure and thickness of phloem fiber were observed and measured by transmission electron microscope (TEM). To study the expression characteristics of cell wall formation related genes such as Lu BGALs and Lu CESAs in the fast growing stage of flax at different stages of flax phloem fiber. About 110nm, close to the mid region of the stem of SP point (about 500nm) and the bot region of the lower part of the stem (about 650Nm), the thickness of the cell wall is obviously thickened, the texture of the cell wall is uniform, and there is no obvious stratification. The results showed that the cell wall of the middle and lower phloem fibers in SP point was thickened but not in the stage of secondary wall thickening, which was different from top. The expression of Lu BGAL1 in top region was significantly lower than that in mid and bot regions, indicating that Lu BGAL1 was mainly involved in fiber wall thickening. Lu BAL3, Lu BGAL6, Lu BGAL9 expressed the highest level of mid in top region, indicating that these genes were mainly involved in the process of cell elongation and cell wall reconstruction of flax phloem. Lu BGAL5 was highly expressed in the young top region, and lower in mid region, where the flax stem was more mature. These results suggest that Lu BGAL5 plays an important role in cell wall formation. The expression of other BGALs genes was low. In the top region fibroblasts with young flax stems, the high expression levels of the linseed cellulosic synthase gene Lu CESA1, Lu CESA3, Lu CESA7, Lu CESA8, Lu CESA9 and Lu CESA10 were detected, which were significantly higher than those in mid and bot regions. The expression of Lu CESA3 and Lu CESA10 in mid region was significantly lower than that in bot region. The expression patterns of these genes in different organs of flax at rapid growth stage were combined. The results showed that six CESA (Lu CESA1, Lu CESA3, Lu CESA7, Lu CESA8, Lu CESA9 and Lu CESA10) mainly promoted the high expression of Lu Su Sy in flax phloem fiber cells. [conclusion] there is no secondary thickening process in the cell wall of flax stem phloem fiber. [conclusion] there is no secondary thickening process in the cell wall of flax stem phloem fiber. [conclusion] there is no secondary thickening process in the cell wall of flax stem phloem fiber. [conclusion] Lu BGAL3, Lu BGAL5, Lu BGAL6, Lu BGAL9 Lu CESA1, CESA3 Lu, CESA3 Lu, CESA1, CESA3 Lu. CESA9 and Lu CESA10 play an important role in the cell wall cell elongation of flax. Lu BGAL1 mainly promotes the cell wall thickening process of flax. Lu Su Sy and Lu XTH4 play roles in the development of flax cell wall.
【作者单位】: 新疆大学生命科学与技术学院;
【基金】:国家自然科学基金(31160056/C020408)
【分类号】:S563.2
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,本文编号:2092938
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