野菊CiMYB44基因调控植株垂枝性状的研究

发布时间：2020-04-19 09:14

【摘要】：野菊是一种重要的资源植物,具有较高的药用及观赏价值,垂枝型野菊植株打破常规直立生长的状态,以其独特造型备受欢迎;MYB类转录因子具有参与木质素的合成,调控苯丙烷代谢途径等功能,在调控植株产生垂枝性状方面发挥重要作用。本研究以课题组前期获得的垂枝型转CiMYB44基因烟草及野菊植株为研究对象,观察其茎秆解剖结构,测定茎杆强度及木质素、纤维素含量,并对转基因野菊进行转录组测序分析,分析苯丙烷类物质代谢途径上相关调控基因差异,进而解释其产生垂枝性状的机理。主要研究结果如下:1转CiMYB+44基因烟草与野生型烟草(WT)及转pBI121-GFP空载体烟草(EV)相比,植株茎秆成匍匐型垂枝生长状态,且在不同节间茎秆直径均变小。显微观察野生型及转基因烟草茎上、中、下三个部位细胞解剖结构,转CiMYB44基因烟草维管束木质部均向茎内侧移动;木质部维管束的分布范围小且木质素含量减少。茎秆强度测定结果表明转CiMYB44基因烟草茎秆的硬度及抗穿透能力降低。转CiMYB44基因烟草茎秆中的木质素、纤维素含量均显著低于EV和WT烟草。对木质素、纤维素合成关键酶基因的荧光定量分析结果表明,野菊CiMYB44基因能调控合成烟草木质素、纤维素的关键酶基因表达。2转CiMYB44基因野菊与对照相比植株形态为匍匐型,呈垂枝生长状态;且在茎秆不同节间直径大小均低于WT、EV。显微观察比较野生型及转基因野菊茎部细胞解剖结构,转CiMYB44基因野菊维管束在整个茎中所占的比例低于EV、WT野菊,且木质部的宽度明显较小。转CiMYB44基因野菊茎秆的硬度减小、抗穿透能力降低,木质素、纤维素的含量明显降低。转CiMYB44基因野菊的研究结果与转CiMYB44基因烟草一致。3对野生型野菊(CK)和转CiYB44基因野菊(MYB)进行转录组测序,共获得136735条Unigene。KEGG数据库的基因功能注释结果显示,注释到与野菊苯丙烷类物质合成相关的调控代谢通路共5条。对转录因子进行预测分析,注释到68个转录因子家族中的4386个转录因子。差异分析筛选2851个上调基因,2528个下调基因,参与苯丙素生物合成途径、苯基丙氨酸代谢途径、苯丙氨酸/酪氨酸/色氨酸生物合成途径、类黄酮生物合成途径的DEG分别为30、12、20、3个,共40个DEG上调表达,25个DEG下调表达。脱氢酶基因HCT参与苯丙素生物合成途径,呈下调表达；参与苯基丙氨酸代谢途径的DEGs中AOC3、4CL呈现显著上调表达；CHS、HCT在类黄酮生物合成途径中呈显著下调表达。荧光定量PCR验证的结果表明数据可信。
【图文】：

苯丙烷,代谢途径

４ＣＬ邋（４－香豆素酸辅酶Ａ连接酶）以及其他各种关键酶基因的作用下经过一些化学反应逡逑进入到不同的苯丙烷类衍生物代谢途径中共同来完成复杂的调控机制。苯丙烷公共逡逑代谢途径下游有３个分支途径［７３］（图１－１），木质素（Ｌｉｇｉｎ）代谢途径、类黄酮逡逑（Ｆｌａｖｏｎｏｉｄ）代谢途径、芥子酸酷（Ｓｉｎａｐａｔｅ－ｅｓｔｅｒｓ）代谢途径。木质素的合成途径是最逡逑主要的途径［７４］。逡逑－４－逡逑

烟草,转基因烟草,状态良好,生长势

逡逑选板。从图２－１Ｂ中可以看出４个转基因株系筛选板中野生型烟草（ＷＴ）的叶片生长至逡逑２片真叶时，叶片呈弱小、发黄状态，均生长势很弱，，几乎接近死亡状态；转ＰＢＩ１２１－逡逑ＧＦＰ空载体的烟草烟草正常旺盛，且状态良好；转Ｃ７Ｍ７Ｓ■＾基因烟草植株同ＥＶ烟草逡逑相比虽生长相对缓慢，但叶片发育良好，生长势旺盛。待幼苗均生长至充斥整个培养皿逡逑时，选取生长发育状态良好的植株移植花盆中，用于后期实验。逡逑烺＿＿W逡逑图２－１转Ｃ／ＭＴＳＷ基因烟草的筛选逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｓｅｌｅｃｔ邋ｏｆ邋ｔｒａｎｓｆｅｒ邋ＣｉＭＹＢ４４邋ｇｅｎｅ邋ｔｏｂａｃｃｏ逡逑Ａ：ＷＴ、ＥＶ及转基因烟草逡逑Ｂ：ＷＴ、ＥＶ及转勾基因烟草筛选板逡逑２＿３．２转基因烟草的形态分析逡逑苗龄４个月（植株茎杆为１２－１４个节）时，分别观测各烟草植株表型。从表２－７和逡逑图邋２－２邋中可以看出，转基因烟草（ＣｉＭＹＢ４４－Ｍ２、ＣｉＭＹＢ４４－Ｍｌｌ、ＣｉＭＹＢ４４－Ｍ１２、逡逑ＣｉＭＹＢ４４－Ｍ１５）与对照ＷＴ及ＥＶ烟草相比，茎秆的总长度（株高）没有显著变逡逑化
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S682.11

【参考文献】