【摘要】：植物腋芽從休眠解除到生長成分枝,是植物規(guī)避頂芽喪失等傷害的一種重要保護機制,也是植物整個生命周期中適應環(huán)境的重要方面。在馬尾松(Pinus massoniana)一年生枝上著生的短枝(針葉束)內(nèi)有一枚處于休眠狀態(tài)的肉質(zhì)狀腋芽,經(jīng)長枝截頂處理后會休眠解除并進一步發(fā)育為長枝。本研究以馬尾松一年生長枝上的短枝腋芽為研究對象,進行截頂處理并定期取樣,系統(tǒng)觀測短枝腋芽解除休眠后外部形態(tài)及內(nèi)部組織發(fā)育,在此基礎上結(jié)合三代全長轉(zhuǎn)錄組及二代高通量測序技術,對馬尾松短枝腋芽發(fā)育過程中的關鍵時期進行了轉(zhuǎn)錄組學分析,解析短枝腋芽休眠解除及發(fā)育過程中的分子調(diào)控機制。研究結(jié)果如下:1、研究發(fā)現(xiàn)在馬尾松1a生枝上著生著一枚直徑約為針葉寬度的1/5,并具有完整的分生組織的肉質(zhì)狀腋芽,保持生長停滯的休眠狀態(tài);通過體式顯微鏡拍照結(jié)合石蠟切片制作的方法對馬尾松腋芽發(fā)育進程進行形態(tài)結(jié)構(gòu)變化研究。結(jié)果表面經(jīng)截頂處理后,腋芽的休眠解除,分生組織分生特性被激活,腋芽開始進行生長發(fā)育。經(jīng)12d后分化出新的鱗葉;在24d時鱗葉已呈非肉質(zhì)狀,包裹的飽滿的腋芽,并在腋芽下部鱗葉的葉腋處分化出針葉原基;第32d左右,腋芽已發(fā)育完全,然后開始抽梢,與長枝頂芽的發(fā)育相似。2、基于PacBio Sequel平臺的三代全長轉(zhuǎn)錄組測序技術,并結(jié)合生物學信息分析的方法。本研究共獲得了參與馬尾松短枝腋芽發(fā)育過程的83671個全長mRNA(Unigene)序列,有81103個Unigene序列成功注釋,注釋率高達96.93%。在NR數(shù)據(jù)庫中成功注釋到77656條Unigene,注釋率為92.71%,被注釋到系統(tǒng)進化關系最緊密的是云杉屬。GO數(shù)據(jù)庫注釋結(jié)果表明大部分Unigene參與代謝過程、細胞結(jié)構(gòu)與蛋白結(jié)合、催化活性等生物學過程。KEGG分類中,多數(shù)Unigene參與細胞過程、信號轉(zhuǎn)導、碳水化合物代謝等通路。3、基于高通量轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù),結(jié)合全長轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果進行比對分析的方法。RNA-seq分析結(jié)果表明,截頂處理前及處理后4d有398個基因差異表達,GO富集結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些基因產(chǎn)物多數(shù)參與單一有機體以及氧化還原過程,KEGG富集結(jié)果顯示這些基因多涉及類黃酮生物合成、萜類生物合成、晝夜節(jié)律等途徑,一些類黃酮生物合成的關鍵基因如CHS、C4H等被注釋到,同時注釋到赤霉素合成關鍵基因GA1等促進植物生長發(fā)育的基因;推測這些基因可能的差異表達可能與腋芽休眠解除機制和生長發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡有著密切聯(lián)系。截頂處理4d后與處理20d后有444個基因差異表達,GO富集結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些基因產(chǎn)物多數(shù)參與生物調(diào)節(jié)以及細胞調(diào)節(jié)過程,KEGG富集結(jié)果顯示這些基因多涉及植物激素信號轉(zhuǎn)導、脂肪酸代謝以及精氨酸生物合成等途徑的差異表達,特別是植物激素信號轉(zhuǎn)導途徑中的SAUR基因的差異表達,SAUR是生長素合成的關鍵基因,說明這些基因與腋芽內(nèi)植物激素的合成相關,并促進腋芽的生長發(fā)芽發(fā)育。截頂處處理20d后與處理32d后有63個基因差異表達,GO富集結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些基因產(chǎn)物多數(shù)參與運輸以及定位過程,KEGG富集結(jié)果顯示這些基因多涉及脂肪酸生物合成、其他類型的O-聚糖生物合成以及脂肪酸代謝等途徑的差異表達,脂肪算合成的關鍵基因FATB被注釋到,推測腋芽的發(fā)育已經(jīng)具備了枝條的形態(tài)結(jié)構(gòu),并開始進行油脂的生物合成等過程。qRT-PCR的結(jié)果顯示,隨機挑選的Unigenes表達量與RNA-Seq所得表達譜變化規(guī)律相似,表明轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析結(jié)果可靠。
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S791.248
【圖文】：

11圖 2-1 腋芽生長過程的外部形態(tài)Figure 2-1 External morphology of axillary bud growth注：圖版中 A~J 分別為處理當天（0d）以及處理后 4d，8d，12d，16d，20d，24d，32d，40d和 48d 的腋芽外部形態(tài)。Ne:針葉 Needle；AB:腋芽 Axillarybuds；Ca. 鱗葉 Cataphyll。圖中標尺分別為：圖 A~E，500μm；圖 F 和 G，1mm；圖 H 和 J，2mm；圖 I，5mm。20d 后，芽體繼續(xù)膨大，可清晰觀測到多層鱗葉，外部的鱗葉進一步增大，最外部的鱗葉仍呈肉質(zhì)狀，芽體較為松散（圖 2-1F）；24d 后，芽體長度明顯增大，外部鱗葉呈非肉質(zhì)狀，緊密包裹著芽體，形成飽滿的腋芽（圖 2-1G）；32d后，芽體更加飽滿，長度顯著增長，鱗葉數(shù)繼續(xù)增加，最外層鱗葉基部已出現(xiàn)明顯的膨大（圖 2-1H）；40d 后，腋芽已開始抽梢并發(fā)育為幼枝，徑向生長更快，并出現(xiàn)明顯的主徑，下部鱗葉的葉腋處已抽出被白色葉鞘包裹的針葉葉尖（圖 2-1I）；48d 后，整個幼枝的鱗葉基部都可見被白色葉鞘包裹的針葉葉尖，針葉繼續(xù)生長，芽體基部的針葉已突破葉鞘（圖 2-1J）。

13圖 2-2 腋芽解剖結(jié)構(gòu)變化Figure 2-2 Changes in the anatomical structure of axillary buds中 A~H 分別為處理當天（0d）以及處理后 4d，8d，12d，16d，20d，2解剖圖。CM. 中央母細胞區(qū) Central meristem；PM. 周緣分生組織；RM. 肋狀分生組織 Rib meristem；NP. 針葉原基 Needle primordia

貴州大學 2019 屆碩士研究生學位論文表 3-1 轉(zhuǎn)錄本去冗余前后長度頻數(shù)分布表Table 3-1 Distribution Table of Length and Frequency before and after Redundanof TranscriptsSample Transcriptslength interval<500bp 500-1kbp 1k-2kbp 2k-3kbp >Buds Number oftranscripts7372 35281 81603 62748 4Buds Number ofgenes1083 7688 24718 26449 2注:Sample：樣本名；Transcriptslengthinterval：轉(zhuǎn)錄本長度間隔；<50小于 500bp 的數(shù)目；500-1kbp：在此區(qū)間長度的數(shù)目；1k-2kbp：在此區(qū)數(shù)目；2k-3kbp：在此區(qū)間長度的數(shù)目；> 3kbp：長度大于 3kbp 的數(shù)所有序列的數(shù)目。統(tǒng)計去冗余后基因的長度并做基因長度頻數(shù)分布圖，結(jié)果如圖 3-

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本文編號：2745664