形成层特异表达生长素合成基因对杨树不定根发生的影响

发布时间：2022-12-11 21:07

　　不定根的产生是林木扦插成活的必要阶段。在较短时间内形成足量的不定根是决定插穗成活和此后苗木长势的重要因素。然而目前针对林木不定根发生机理的研究较少。前人研究发现,维管束及其周围的多种类型细胞都有可能是不定根发生的起源,而生长素在这个过程中发挥了至关重要的作用。本研究利用形成层区域特异表达的启动子pLMX5驱动生长素合成关键酶基因PtYUCCA4转化84K杨,获得pLMX5:PtYUCCA4转基因株系,对不定根发生情况及机理进行了研究。结果发现,pLMX5:PtYUCCA4转基因株系与转化空载体的对照相比地上部分的生长发育并未表现出明显不同,但根系更为发达。进一步的分析发现,转基因株系发生不定根需要的时间明显短于对照。qRT-PCR结果显示,与对照相比转基因株系PtYUCCA4表达水平显著上升,说明上述表型是PtYUCCA4表达上调造成的。为了探明pLMX5:PtYUCCA4转基因株系不定根发生受到促进的机理,我们对处在不同发育阶段茎节间的结构进行了分析。结果发现,不同发育时期木质部和韧皮部的宽度在转基因植株和对照植株之间差异并不显著;而次生生长开始后,转基因植株形成层区域宽度和细胞层数... 

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中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 生长素
        1.1.1 生长素的生物合成
            1.1.1.1 IPA途径
            1.1.1.2 IAM途径
            1.1.1.3 TAM途径
            1.1.1.4 IAOx途径
            1.1.1.5 非色氨酸依赖途径
        1.1.2 YUCCA家族基因研究现状
        1.1.3 生长素信号转导途径
            1.1.3.1 TIR1/AFB生长素信号通路
            1.1.3.2 ABP1生长素信号通路
    1.2 林木不定根发生
        1.2.1 直接DNRR的过程及其机制
            1.2.1.1 早期信号转导阶段
            1.2.1.2 生长素积累阶段
            1.2.1.3 细胞命运转换阶段
        1.2.2 间接DNRR的过程及其机制
            1.2.2.1 愈伤组织形成机制
            1.2.2.2 从愈伤组织中生成不定根的机制
    1.3 维管形成层
        1.3.1 维管形成层生成的分子机制
        1.3.2 维管形成层干细胞维持的分子机制
        1.3.3 LMX5启动子
    1.4 研究目的与意义
2 材料方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 菌株与载体
        2.1.3 实验试剂
        2.1.4 引物设计
    2.2 实验方法
        2.2.1 CTAB法提取植物RNA
        2.2.2 RNA反转录
        2.2.3 目的基因扩增
        2.2.4 目的基因回收
        2.2.5 目的基因连接克隆载体
        2.2.6 大肠杆菌转化
        2.2.7 菌株筛选
        2.2.8 质粒提取
        2.2.9 质粒酶切与链接
        2.2.10 冻融法转化农杆菌
        2.2.11 农杆菌侵染杨树
        2.2.12 CTAB法提取植物总DNA
        2.2.13 转录组测序
        2.2.14 实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR)
3 结果与分析
    3.1 pLMX5:PtYUCCA4 转基因株系的获得和表型分析
    3.2 转录组分析
        3.2.1 转录组测序质量分析
            3.2.1.1 测序基因覆盖度分析
            3.2.1.2 reads相关性检测
        3.2.2 差异基因的鉴定与分析
            3.2.2.1 处理前的转基因组(M)与对照组(CK)之间的差异基因分析
            3.2.2.2 处理后的转基因组(TM)与对照组(TCK)之间的差异基因分析
            3.2.2.3 处理后的转基因组(TM)与处理前的转基因组(M)之间的差异基因分析
            3.2.2.4 处理后的转基因组(TCK)与处理前的转基因组(CK)之间的差异基因分析
    3.3 显著差异基因功能分析
        3.3.1 处理前后转基因株系和对照株系中均呈现的差异表达基因分析
        3.3.2 处理前后转基因株系特有的差异基因分析
        3.3.3 处理前后对照株系特有的差异基因分析
        3.3.4 转基因株系与对照株系之间的差异基因功能分析
            3.3.4.1 Potri.001G019700与Potri.011G083900 的分析
            3.3.4.2 Potri.001G449400 的分析
            3.3.4.3 Potri.004G229000 的分析
        3.3.5 pLMX5:PtYUCCA4 导入和不定根发生均能引起差异表达的基因
    3.4 qRT-PCR验证差异基因表达模式
4 讨论
    4.1 转基因植株的表型特征
    4.2 差异基因的特征
5 结论
参考文献
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]林木扦插繁殖研究进展[J]. 赵瑞,沈永宝.  种子. 2019(09)
[2]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)
[3]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)
[4]高等植物绿色组织特异表达启动子研究进展[J]. 王淼,王旭静,唐巧玲,王志兴,王育青.  中国农业科技导报. 2010(02)
[5]Transcriptional Regulation of Secondary Growth and Wood Formation[J]. Andrew Groover.  Journal of Integrative Plant Biology. 2010(01)

硕士论文
[1]美国山核桃扦插繁殖技术及生根机理研究[D]. 曹凡.南京林业大学 2015
[2]红桤木扦插生根机理研究[D]. 鲁丹.南京林业大学 2013
[3]秤锤树扦插繁殖技术及生根机理的研究[D]. 张颖.南京林业大学 2009



本文编号：3719502