【摘要】：NAC轉錄因子是植物中最大的轉錄因子家族之一,其分布范圍包含了從苔鮮植物到高等雙子葉植物。研究表明,NAC轉錄因子具有很多方面的功能,如參與植物生長,在細胞分裂和植株衰老中發(fā)揮作用,參與激素調控和信號轉導,參與礦質元素營養(yǎng)和農(nóng)作物品質改良,參與生物脅迫中植物的防御反應以及在非生物逆境中發(fā)揮作用。為了研究BpNAC012基因是否調控白樺木質部發(fā)育及次生細胞壁的合成,將BpAC012過表達、野生型和抑制表達轉基因白樺的莖分別進行解剖學切片分析,來觀察次生細胞壁的形成情況,結果發(fā)現(xiàn)3個月齡的BpNAC012過表達白樺植株木質部發(fā)育程度高于對照,抑制表達株系的木質部發(fā)育程度低于對照,說明BpNAC012在白樺木質部發(fā)育中起到一定的調控作用。并對轉基因白樺和野生型白樺進行木質素、半纖維素和纖維素含量的測定,結果顯示,以野生型白樺為對照時,BpNAC012基因過表達白樺中纖維素含量增加,BpNAC012基因抑制表達白樺中纖維素含量降低,結果說明BpBAC012基因能夠調控白樺次生細胞壁的合成。為進一步研究BpNAC012調控白樺木質部發(fā)育及次生細胞壁合成的分子調控機制,利用高通量測序技術建立了過表達株系,抑制表達株系及野生型對照的數(shù)字表達譜。表達譜分析結果顯示,三個轉錄組共獲得178983條單一基因。GO功能注釋最多的基因分別為三大類里的細胞程序、代謝、細胞、細胞部分、結合和催化活性等。參與基因最多的代謝途徑是碳水化合物代謝。與對照相比,過表達株系OE中上調的基因有627條,下調的基因有229條,抑制表達株系中上調的基因有299條,下調表達的基因有207條。兩個轉錄組中共有140條基因差異表達。差異表達基因的表達模式基本可以被分為6類,其中包括在過表達中上調,在抑制表達株系中下調;在過表達株系中下調,在抑制表達株系中上調;在過表達和抑制表達株系中都上調或者都下調的表達模式。過表達BpNAC012能夠調控更多的基因表達變化。而抑制表達BpNAC012更多的是影響蛋白修飾和轉運類基因的表達變化。在差異表達基因中,涉及受體信號通路,營養(yǎng)代謝,氨基酸合成,及苯丙烷生物合成相關代謝通路基因比較富集。BpNAC012的表達,能夠調控纖維素、木質素合成及木質部發(fā)育相關基因的表達變化。在BpNAC012過表達株系中,鑒定到一些和纖維素合成相關的基因,如cellulose synthase-like protein E6 isoform X1、cellulose synthase A catalytic subunit 5 等;一些細胞壁合成相關酶類,如 Xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase family protei,Fructose-1,6-bisphosphatase,glucan endo-1,3-beta-glucosidase 14-like,probable beta-1,3-galactosyltransferase 19,fasciclin-like arabinogalactan protein 2 等。同時,鑒定了一些與木質素合成及沉積相關的基因,如 p-coumaryl-CoA 3'-hydroxylase、phenylalanine--tRNA ligase alpha subunit、peroxidase等。此外,還鑒定了一些和木質部發(fā)育相關的基因wall-associated receptor kinase 和 Leucine-rich repeat protein kinase family protein 等。這些基因可能受BpNAC012的誘導,參與過表達轉基因白樺木質部發(fā)育及次生細胞壁的合成。在抑制表達株系中,鑒定到一些木質部發(fā)育及細胞壁合成相關基因下調表達,如一些與纖維素合成、細胞壁合成及木質部發(fā)育相關的基因下調表達,如Cellulose synthase like G3、endo-1,4-beta-glucanase 1、UTP--glucose-1-phosphate uridylyltransferase、UDP-glucoronosyl/UDP-glucosyl transferase family protein、non-specific lipid-transfer protein-likeprotein、pectinesterase29、extensin-like、laccase-7 等。這些基因的下調,可能與抑制表達株系轉基因白樺木質部發(fā)育遲緩,纖維素合成受阻相關。BpNAC012的表達,同時能夠調控多種轉錄因子的表達變化。包括AP2-EREBP、Tify、WRKY、Orphans、bHLH、NAC、GRAS、C2H2、SWI/SNF、SET、MYB、HSF、AUX/IAA、ARF、Sigma70-like、mTERF、G2-like、C3H、HB、FAR1、CPP、ABI3VP1、TRAF、GNAT、C2C2-Dof和LOB等。說明在BpNAC012調控的轉基因株系中,存在多個層級的轉錄調控,BpNAC012能夠調控其它轉錄因子的表達;在過表達和抑制表達株系中,存在不同的調控模式,一些特異轉錄因子,在各自的性狀變化中起著相應的調控作用。在此基礎上,將差異表達分析篩選到的白樺FLA基因利用擬南芥蘸花法獲得過表達BpFLA擬南芥植株,表型觀察結果顯示過表達BpFLA的轉基因擬南芥植株相對野生型抽莖早,花序莖高,葉片增大。說明這條BpFLA基因受BpNAC012的誘導,具有促進莖發(fā)育的功能。以上結果說明BpNAC012的表達,調控了木質部發(fā)育及次生細胞壁合成的代謝通路,進而調控白樺木質部的發(fā)育。
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：Q943
【圖文】：

圖２－１轉基因白樺與對照白樺的切片染色分析逡逑２．２．２轉基因白樺細胞壁組分的測定逡逑從表２－１中的數(shù)據(jù)可以看出，ＢｐＮＡＣ０１２過表達白樺的纖維素含量較野生型的氋，逡逑辦見４０？／２抑制表達白樺的半纖維素含量較野生型的低；辦況４０？７２過表達白樺的纖維逡逑素含量較野生型的低。逡逑表２－１轉基因株系細胞壁組分測定逡逑纖維素（％）邐半纖維素（％）邐木質素（％）逡逑ＷＴ邐４０．７６邐２４．５７邐２６．０５逡逑ＢｐＮＡＣ０１２－ＯＥ邐４４．６１邐２４．８６邐２２．７５逡逑ＢｐＮＡＣ０１２－ＲＳ邐３６．８０邐２２．８８邐２３．９２逡逑２．３討論逡逑

分別取３個月苗齡的轉基因白樺和野生型白樺儢，去除葉片和根，用于轉錄組測序逡逑的材料，每個處理三次生物學重復，每次生物學重復５－７株（抑制表達株系莖小，７株逡逑滿足建庫要求）。文庫構建流程圖如下（圖３－１）：逡逑Ｔｍａｌ邋ＲＮＡ樣品檢測逡逑邐ｊ邐逡逑邐邋＇Ｗ邐．邐．．逡逑雙鏈ｃＤＸＡ合成逡逑末＿修復邡Ａ和接頭逡逑、酬卿卿卿，＂丨哪■，明卿．廔[鏡[—一逡逑片段選擇和ＰＣＲ富集逡逑邐邐邐邐Ｖ邋邐邋．逡逑文厙質置檢測逡逑邐邋Ｖ逡逑Ｉｌｌｕｍｉｎａ邋ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ逡逑圖３－１文庫構建流程圖逡逑３．１．２邋Ｔｏｔａｌ邋ＲＮＡ邋樣品檢測逡逑對ＲＮＡ樣品的檢測主要包括４種方法：逡逑（１）

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 卞麗萍;岳金權;張國珍;楊傳平;;不同地理種源速生白樺化學組分[J];東北林業(yè)大學學報;2010年10期

本文編號：2722134