落叶松BBM和WOX基因对不定根发育的调控作用
发布时间：2021-08-12 18:04
转录因子在植物的生长发育过程中起着重要的调控作用。APETALA2（AP2）亚家族属于AP2/ERF家族,参与植物的生长发育过程,而WUSCHEL-related homeobox（WOX）基因家族是植物特有的一类转录因子,对干细胞维持、侧生器官发生和不定根再生等植物生长发育过程起重要的调控作用。落叶松是重要的速生用材和生态造林树种,扦插生根难,其生根机理仍不清楚。本研究以中国林业科学研究院林业研究所选育的生长和生根优良的杂种无性系日永8×长混18-10为试验材料,利用基因组学与生物信息学、遗传学和分子生物学等研究手段,鉴定了落叶松AP2亚家族和WOX基因家族,并对LkBBM1、LkBBM2、LkWUS、LkWOX66、LkWOX65和LkWOX52在不定根发育中的功能进行解析,揭示其在落叶松不定根发育过程中的调控作用。主要结果如下:（1）利用生物信息学方法,从落叶松基因组中鉴定出38个AP2亚家族基因,不均匀地分布在27条Scaffold上,分属于eu AP2、base NT和eu ANT三大分支,串联重复是落叶松AP2亚家族基因扩张的主要方式。落叶松AP2基因结构差异较大,外显子有...
【文章来源】：中国林业科学研究院北京市
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不定根形成过程（Guanetal.2015）
第一章绪论3图1-2植物激素对不定根发育的调控（Porfírioetal.2016）Fig.1-2Regulationofphytohormoneonadventitiousrootdevelopment（Porfírioetal.2016）除此之外，转录因子对不定根的生长发育起重要调控作用，如AP2/ERF家族基因PLT、AIL、BBM（Galinhaetal.2007;Lietal.2014;Rigaletal.2012）、WOX家族基因WOX3、WOX4、WOX5和WOX11/12。1.2.1.1植物激素在不定根发育中的作用生长素生物合成和运输以及信号传导在调控不定根发生发育过程中起着重要作用。IAA是大多数植物目前最主要的生长素，它对根系统的形成和根发育的不同阶段起主要作用（Casimiroetal.2003;Lewisetal.2011;Overvoordeetal.2010）。在拟南芥中，AUX1（AuxinResistant1）分布于根原生韧皮部细胞质膜上表面，促进IAA从根部向根尖运输，AUX1突变后导致根尖生长素含量显著下降（Swarupetal.2001）。aux1突变体导致侧根数量减少，发育受到干扰，主要是由于IAA运输紊乱所致。生长素输出载体对建立和维持生长素在植物组织中的高度特异性分布模式发挥重要作用（Ikrametal.2005）。PIN蛋白是生长素流入载体（Geisleretal.2006;Ikrametal.
第一章绪论42005），受到丝氨酸/苏氨酸酶（PINOID）活性的调节（Jiríetal.2004），发现PID通过控制PIN蛋白的极性分布，调控生长素转运（Raftopoulou2004）。拟南芥根尖组织中含有5个PIN蛋白，均有特定的位置和功能，通过信号交流的方式，调控根组织中细胞的分裂和伸长（Ikrametal.2005）。生长素运输抑制剂能够抑制生长素流出从而阻止其在细胞间极性运输（Dhonuksheetal.2008）。在crl4突变体中，嫩枝和根中的生长素运输受损。这些结果表明，通过CRL4在水稻嫩枝基部保持一个合适的生长素含量和梯度对不定根的发生是至关重要的（Kitomietal.2008）。过表达OsPIN2增加了生长素从地上部到根和地上部连接点的运输。相对于野生型植株，这导致更多自由生长素在根和地上部连接点的非组织特异性积累（Chenetal.2011）。生长素能够迅速诱导AUX/IAA，SAUR和GH3-like等生长素响应基因表达，是生长素信号传导途径的目标基因。当生长素浓度低时，AUX/IAA蛋白和ARF蛋白抑制生长素调节基因的表达；当生长素浓度提高时，AUX/IAA被SCFTIR1所介导的泛素降解途径所降解，而ARF蛋白能够以二聚体形式诱导或抑制下游基因表达，从而调控不定根发育（图1-3）。图1-3IAA信号转导途径原理图（Sainietal.2013）Fig.1-3IAAsignaltransductionpathwayschematic（Sainietal.2013）除生长素外，其他植物激素对不定根发育也起着重要调控作用。细胞分裂素抑制不定根形成，在不定根诱导期和形成期浓度降低，而在不定根原基形成伸长期浓度升高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]毛白杨PtoWOX4a基因过表达对次生生长的影响[J]. 李建波,贾会霞,张进,刘伯斌,胡建军,王丽娟,卢孟柱. 林业科学. 2018(02)
[2]TAA family contributes to auxin production during de novo regeneration of adventitious roots from Arabidopsis leaf explants[J]. Beibei Sun,Lyuqin Chen,Jingchun Liu,Xuening Zhang,Zhongnan Yang,Wu Liu,Lin Xu. Science Bulletin. 2016(22)
[3]WOX转录因子家族研究进展[J]. 王俞程,何瑞萍,彭献军,沈世华. 草业科学. 2015(05)
[4]落叶松扦插生根过程SSH文库构建及部分基因的表达分析[J]. 冯健,齐力旺,孙晓梅,张守攻. 林业科学. 2010(06)
[5]不同株龄日本落叶松插穗的内源激素含量与生根的关系[J]. 孙晓梅,韩华,王笑山. 植物生理学通讯. 2009(03)
[6]脱落酸对绿豆下胚轴不定根发生的影响[J]. 万小荣,郭栋梁,谢子华,刘灵,李玲. 亚热带植物科学. 2007(02)
[7]生长调节剂对落叶松杂种生根和幼苗生长的影响[J]. 孙晓梅,张守攻,王笑山,齐力旺,吕守芳,王建华. 北京林业大学学报. 2006(02)
[8]植物COP1蛋白的结构与功能[J]. 陈章权,彭世清,陈守才. 植物学通报. 2002(05)
[9]落叶松杂种大规模繁殖配套技术研究[J]. 王笑山,马浩,王建华,王有才,吴泽民,姚殿国. 林业科学研究. 2000(05)
博士论文
[1]巨桉、毛果杨、雷蒙德氏棉LBD基因家族的研究[D]. 芦强.中国林业科学研究院 2017
[2]杨树WOX和HSP17.8基因在植物生长发育和抗逆胁迫中的调控作用研究[D]. 李建波.中国林业科学研究院 2017
[3]杂种落叶松组培不定根诱导及生根相关AP2-like基因的克隆与表达研究[D]. 李魁鹏.中国林业科学研究院 2014
[4]杨树不定根发育的基因表达调控研究[D]. 胥猛.南京林业大学 2008
本文编号：3338807
【文章来源】：中国林业科学研究院北京市
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不定根形成过程（Guanetal.2015）
第一章绪论3图1-2植物激素对不定根发育的调控（Porfírioetal.2016）Fig.1-2Regulationofphytohormoneonadventitiousrootdevelopment（Porfírioetal.2016）除此之外，转录因子对不定根的生长发育起重要调控作用，如AP2/ERF家族基因PLT、AIL、BBM（Galinhaetal.2007;Lietal.2014;Rigaletal.2012）、WOX家族基因WOX3、WOX4、WOX5和WOX11/12。1.2.1.1植物激素在不定根发育中的作用生长素生物合成和运输以及信号传导在调控不定根发生发育过程中起着重要作用。IAA是大多数植物目前最主要的生长素，它对根系统的形成和根发育的不同阶段起主要作用（Casimiroetal.2003;Lewisetal.2011;Overvoordeetal.2010）。在拟南芥中，AUX1（AuxinResistant1）分布于根原生韧皮部细胞质膜上表面，促进IAA从根部向根尖运输，AUX1突变后导致根尖生长素含量显著下降（Swarupetal.2001）。aux1突变体导致侧根数量减少，发育受到干扰，主要是由于IAA运输紊乱所致。生长素输出载体对建立和维持生长素在植物组织中的高度特异性分布模式发挥重要作用（Ikrametal.2005）。PIN蛋白是生长素流入载体（Geisleretal.2006;Ikrametal.
第一章绪论42005），受到丝氨酸/苏氨酸酶（PINOID）活性的调节（Jiríetal.2004），发现PID通过控制PIN蛋白的极性分布，调控生长素转运（Raftopoulou2004）。拟南芥根尖组织中含有5个PIN蛋白，均有特定的位置和功能，通过信号交流的方式，调控根组织中细胞的分裂和伸长（Ikrametal.2005）。生长素运输抑制剂能够抑制生长素流出从而阻止其在细胞间极性运输（Dhonuksheetal.2008）。在crl4突变体中，嫩枝和根中的生长素运输受损。这些结果表明，通过CRL4在水稻嫩枝基部保持一个合适的生长素含量和梯度对不定根的发生是至关重要的（Kitomietal.2008）。过表达OsPIN2增加了生长素从地上部到根和地上部连接点的运输。相对于野生型植株，这导致更多自由生长素在根和地上部连接点的非组织特异性积累（Chenetal.2011）。生长素能够迅速诱导AUX/IAA，SAUR和GH3-like等生长素响应基因表达，是生长素信号传导途径的目标基因。当生长素浓度低时，AUX/IAA蛋白和ARF蛋白抑制生长素调节基因的表达；当生长素浓度提高时，AUX/IAA被SCFTIR1所介导的泛素降解途径所降解，而ARF蛋白能够以二聚体形式诱导或抑制下游基因表达，从而调控不定根发育（图1-3）。图1-3IAA信号转导途径原理图（Sainietal.2013）Fig.1-3IAAsignaltransductionpathwayschematic（Sainietal.2013）除生长素外，其他植物激素对不定根发育也起着重要调控作用。细胞分裂素抑制不定根形成，在不定根诱导期和形成期浓度降低，而在不定根原基形成伸长期浓度升高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]毛白杨PtoWOX4a基因过表达对次生生长的影响[J]. 李建波,贾会霞,张进,刘伯斌,胡建军,王丽娟,卢孟柱. 林业科学. 2018(02)
[2]TAA family contributes to auxin production during de novo regeneration of adventitious roots from Arabidopsis leaf explants[J]. Beibei Sun,Lyuqin Chen,Jingchun Liu,Xuening Zhang,Zhongnan Yang,Wu Liu,Lin Xu. Science Bulletin. 2016(22)
[3]WOX转录因子家族研究进展[J]. 王俞程,何瑞萍,彭献军,沈世华. 草业科学. 2015(05)
[4]落叶松扦插生根过程SSH文库构建及部分基因的表达分析[J]. 冯健,齐力旺,孙晓梅,张守攻. 林业科学. 2010(06)
[5]不同株龄日本落叶松插穗的内源激素含量与生根的关系[J]. 孙晓梅,韩华,王笑山. 植物生理学通讯. 2009(03)
[6]脱落酸对绿豆下胚轴不定根发生的影响[J]. 万小荣,郭栋梁,谢子华,刘灵,李玲. 亚热带植物科学. 2007(02)
[7]生长调节剂对落叶松杂种生根和幼苗生长的影响[J]. 孙晓梅,张守攻,王笑山,齐力旺,吕守芳,王建华. 北京林业大学学报. 2006(02)
[8]植物COP1蛋白的结构与功能[J]. 陈章权,彭世清,陈守才. 植物学通报. 2002(05)
[9]落叶松杂种大规模繁殖配套技术研究[J]. 王笑山,马浩,王建华,王有才,吴泽民,姚殿国. 林业科学研究. 2000(05)
博士论文
[1]巨桉、毛果杨、雷蒙德氏棉LBD基因家族的研究[D]. 芦强.中国林业科学研究院 2017
[2]杨树WOX和HSP17.8基因在植物生长发育和抗逆胁迫中的调控作用研究[D]. 李建波.中国林业科学研究院 2017
[3]杂种落叶松组培不定根诱导及生根相关AP2-like基因的克隆与表达研究[D]. 李魁鹏.中国林业科学研究院 2014
[4]杨树不定根发育的基因表达调控研究[D]. 胥猛.南京林业大学 2008
本文编号：3338807
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/nykjbs/3338807.html
