發(fā)布時(shí)間：2018-09-05 09:58

【摘要】：植物的分枝發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程,受到遺傳、激素、環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)等多種因素的調(diào)控,在植物的形態(tài)建成中具有重要的的意義。在禾本科植物中例如水稻和玉米,分蘗數(shù)的多少與作物的產(chǎn)量有著直接的關(guān)系;在木本植物中,分枝發(fā)育影響著木本植物的經(jīng)濟(jì)效益和木材材性,在林木的株型發(fā)育和生態(tài)建成中具有重要的作用。本研究針對(duì)窄冠黑白楊冠幅小,分枝多的特點(diǎn),構(gòu)建了窄冠黑白楊和中林2025楊早春萌動(dòng)期腋芽的轉(zhuǎn)錄組,尋找影響窄冠和寬冠楊樹的差異表達(dá)基因,揭示窄冠和寬冠楊樹的分枝相關(guān)基因的表達(dá)模式,構(gòu)建分枝發(fā)育的激素調(diào)控通路;同時(shí)克隆獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵酶-D14α,β-水解酶和生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸通路的關(guān)鍵運(yùn)輸載體蛋白-PIN蛋白,并構(gòu)建超表達(dá)載體,研究PopD14和PopPIN1在分枝發(fā)育中的作用。為進(jìn)一步研究楊樹分枝發(fā)育的相關(guān)基因及激素調(diào)控機(jī)理提供一定的分子基礎(chǔ),為揭示木本植物的分枝發(fā)育的調(diào)控機(jī)制奠定理論基礎(chǔ)。主要結(jié)論如下:1、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序得到198,200,000條clean read。利用BLAST工具將每個(gè)文庫(kù)的reads與毛果楊參考基因組進(jìn)行比對(duì),112900000條reads可以與480M的參考基因組匹配,占總reads的56.96%;105700000條(53.30%)reads與毛果楊基因組有單一位置匹配。2、對(duì)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序得到的差異表達(dá)基因進(jìn)行功能注釋,共有3353個(gè)差異表達(dá)基因在數(shù)據(jù)庫(kù)中有注釋,其中有3353個(gè)差異基因被注釋到Nr數(shù)據(jù)庫(kù)中,在GO數(shù)據(jù)庫(kù)中,2805個(gè)差異基因被注釋到GO數(shù)據(jù)庫(kù);1389個(gè)差異基因被注釋到COG數(shù)據(jù)庫(kù);在KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)中,520個(gè)基因注釋到101個(gè)代謝或信號(hào)通路中。其中激素調(diào)控相關(guān)的KEGG通路是植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(plant hormone signal transduction ko04075)(26 5.00%)、萜烯類代謝(tryptophan metabolism ko00500)(8,1.54%)和ABC轉(zhuǎn)運(yùn)(ABC transport ko02010)(1,0.19%)。3、通過(guò)高通量測(cè)序,獲得了調(diào)控分枝發(fā)育的差異表達(dá)基因,發(fā)現(xiàn)參與生長(zhǎng)素響應(yīng)、激素信號(hào)通路、生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸和生長(zhǎng)素生物合成的相關(guān)基因參與楊樹分枝發(fā)育的調(diào)控,構(gòu)建了一個(gè)楊樹分枝發(fā)育的激素調(diào)控網(wǎng)絡(luò),促進(jìn)我們對(duì)于楊樹分枝發(fā)育機(jī)制的理解,并為楊樹分枝發(fā)育的研究提供一定的分子基礎(chǔ)。4、本研究利用qRT-PCR技術(shù),對(duì)隨機(jī)挑選的參與楊樹分枝發(fā)育的激素調(diào)控的11條基因進(jìn)行表達(dá)量驗(yàn)證,結(jié)果表明有10條基因與轉(zhuǎn)錄組的RPKM值相符;同時(shí)挑選了參與分枝發(fā)育的5個(gè)關(guān)鍵基因進(jìn)行不同組織的表達(dá)研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)除了PIN1其它4個(gè)基因均在腋芽中高度表達(dá)。5、克隆了獨(dú)腳金內(nèi)酯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)D14和生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸載體PIN1基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn),PopD14的全長(zhǎng)1169 bp,包含一個(gè)1122 bp的ORF區(qū),編碼374個(gè)氨基酸,同源比對(duì)和進(jìn)化樹分析表明,PopD14基因與麻瘋樹和蓖麻的同源性最高;PopPIN1的全長(zhǎng)為1920 bp,包含一個(gè)1860 bp的ORF,編碼了620個(gè)氨基酸殘基;進(jìn)化樹分析表明,PopPIN1在進(jìn)化上與麻瘋樹和蓖麻的同源關(guān)系最近。
[Abstract]:The branching and development of plants is a complex biological process, which is regulated by many factors, such as heredity, hormone, environment and nutrition, etc., which plays an important role in plant morphogenesis. In grasses such as rice and corn, the number of tillers is directly related to the yield of the crop; in woody plants, branch development affects the economic efficiency and wood properties of woody plants, It plays an important role in plant type development and ecological establishment of forest trees. Based on the characteristics of narrow crown black and white poplar with small width and many branches, the transcriptional groups of axillary buds of narrow crown black and white poplar and Zhonglin 2025 poplar during early spring germination were constructed, and the differentially expressed genes affecting narrow crown and wide crown poplar were found. To reveal the expression pattern of branching-related genes in narrow crown and wide crown poplar and to construct the hormone regulation pathway for branch development. At the same time, the key transduction enzymes -D14 偽, 尾 -hydrolase and auxin polar transport pathway were cloned, and the overexpression vector was constructed to study the role of PopD14 and PopPIN1 in branching development. It provides a molecular basis for the further study of the related genes and hormone regulation mechanism of poplar branch development, and lays a theoretical foundation for revealing the regulation mechanism of woody plant branching development. The main conclusions are as follows: 1: 1, 198200000 clean read. were obtained by transcriptome sequencing. Using the BLAST tool to compare the reference genome of each library with the reference genome of Populus tomentosa, 112900000 reads can be matched with the reference genome of 480m. 56.96% (53.30%) of the total reads contained 105700000 pieces (53.30%) of reads matched with the genome of Populus tomentosa. The functional annotation of differentially expressed genes obtained by transcriptome sequencing was carried out. A total of 3353 differentially expressed genes were annotated in the database. 3353 genes were annotated into Nr database, 2805 genes were annotated into GO database in GO database, 1389 genes were annotated into COG database. In the KEGG database, 520 genes were annotated into 101 metabolic or signaling pathways. The KEGG pathway related to hormone regulation was plant hormone signal transduction (plant hormone signal transduction ko04075 (265.00%), terpene metabolized (tryptophan metabolism ko00500 (81.54%) and ABC transport (ABC transport ko02010 (10.19%) .Through high-throughput sequencing, differentially expressed genes regulating branching development were obtained, and the differentially expressed genes were found to be involved in auxin response. Hormone signaling pathway, auxin polar transport and auxin biosynthesis are involved in the regulation of poplar branch development. This study also provides a molecular basis for the study of poplar branching development. In this study, qRT-PCR technique was used to verify the expression of 11 genes randomly selected by hormones involved in poplar branch development. The results showed that there were 10 genes consistent with the RPKM value of transcriptome, and 5 key genes involved in branching development were selected to study the expression of different tissues. The results showed that the other four genes except PIN1 were highly expressed in axillary buds. The gene of Hippogolide signal transduction D14 and auxin polarity transport vector PIN1 were cloned. The results showed that the total length of 1169 bp, of PopD14 contained a ORF region of 1122 bp, encoding 374 amino acids. Homology alignment and phylogenetic tree analysis showed that the homology of PopD14 gene with Jatropha curcas and Castor communis was the highest. The total length of PopPIN1 was 1920 bp, which contained a 1860 bp ORF, encoding 620-amino acid residues. Phylogenetic tree analysis showed that PopPIN1 had the closest phylogenetic relationship with Jatropha curcas and castor.
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S792.11

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