【摘要】：木材是自然界中很重要的可再生能源物質(zhì),來(lái)源于植物根莖中的次生生長(zhǎng)。植物次生生長(zhǎng)是維管形成層細(xì)胞不斷分化、發(fā)育的過(guò)程,這個(gè)過(guò)程是由許多基因共同參與協(xié)同來(lái)完成的。關(guān)于植物木材形成的分子機(jī)制有很多,本研究探討一個(gè)毛果楊功能未知PtrGARP1;1基因,該基因可能參與次生生長(zhǎng)過(guò)程。取得的主要研究結(jié)果如下:毛果楊PtrGARP1;1基因,其Locus位點(diǎn)為Potri.002G223100,CDS編碼區(qū)全長(zhǎng)序列含510個(gè)核苷酸,編碼169個(gè)氨基酸,通過(guò)觀察氨基酸序列發(fā)現(xiàn),該基因編碼的氨基酸序列中含有極其豐富的谷氨酸。同源檢索顯示,該基因在胡楊、可可、陸地棉等物種中均存在同源基因,序列比對(duì)結(jié)果顯示,這些同源基因也存在保守的谷氨酸位點(diǎn),暗示谷氨酸可能是該基因功能行駛的關(guān)鍵位點(diǎn)。RT-PCR分析PtrGARP1;1基因的組織表達(dá)情況,結(jié)果顯示:PtrGARP1;1基因在毛果楊木質(zhì)部組織內(nèi)高豐度表達(dá),且轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平與莖節(jié)木質(zhì)化程度同步增加。用原位雜交技術(shù)進(jìn)一步探究PtrGARP1;1基因的表達(dá)模式,顯示該基因在木質(zhì)部與韌皮部組織內(nèi)相對(duì)表達(dá)量較高,其結(jié)果與RT-PCR分析相一致。用Gateway技術(shù)構(gòu)建過(guò)表達(dá)融合報(bào)告基因GFP的PtrGARP1;1::GFP植物表達(dá)載體,并轉(zhuǎn)化擬南芥。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)基因擬南芥根組織細(xì)胞的GFP熒光信號(hào)觀察顯示:PtrGARP1;1蛋白可能定位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。通過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化擬南芥獲得PtrGARP1;1基因的過(guò)表達(dá)材料,用組織解剖學(xué)結(jié)合化學(xué)染色法對(duì)細(xì)胞形態(tài)進(jìn)行觀察,結(jié)果顯示:與野生型相比較,過(guò)表達(dá)PtrGARP1;1基因植株莖段細(xì)胞形態(tài)沒(méi)有發(fā)生變化�；贑RISPR/Cas9技術(shù)創(chuàng)制毛果楊PtrGARP1;1基因突變體,觀察表型發(fā)現(xiàn):突變體植株矮小,主莖較細(xì),葉片較窄;且木質(zhì)化組織發(fā)育滯后,在木質(zhì)化程度較高的莖節(jié)中木質(zhì)部組織細(xì)胞的細(xì)胞壁較薄,暗示該基因很可能與次生壁的形成有關(guān),參與木材的發(fā)育及形成。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S792.11
【圖文】：

細(xì)胞壁壁的結(jié)構(gòu)胞壁是細(xì)胞在進(jìn)行正常生命活動(dòng)時(shí)的重要組成結(jié)構(gòu)之一，也是區(qū)結(jié)構(gòu)。早在 1665 年英國(guó)學(xué)者羅伯特·虎克用自己設(shè)計(jì)并制作的塞切片時(shí)第一次看到了植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，并將所看到的類似蜂巢ll），實(shí)際上他觀察到的只是植物的細(xì)胞壁，由此開(kāi)啟了探索植物細(xì)胞壁是最豐富的可再生能源，與人類的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)密切相關(guān)[10]，息息相關(guān)的用品、食物、材料等都源于植物細(xì)胞壁。是包圍在植物原生質(zhì)體外堅(jiān)韌的外殼，是植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)最為重要的結(jié)構(gòu)決定了植物細(xì)胞的特性，與植物的生長(zhǎng)發(fā)育緊密相關(guān)[11-12、器官的發(fā)育及在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中均發(fā)揮了重要的作用，還為植分和養(yǎng)料的運(yùn)輸?shù)��；谥参锛?xì)胞合成成分及位置不同，可將細(xì)生壁和次生壁[13]（圖 1）。細(xì)胞分裂后植物細(xì)胞壁形成，由兩個(gè)子區(qū)域產(chǎn)生初生壁，初生壁之間形成胞間層，隨著細(xì)胞生長(zhǎng)的停止累形成次生壁。

注：※為谷氨酸位點(diǎn)。圖 3-1 毛果楊 PtrGARP1 與不同物種中同源蛋白的多序列比對(duì)Fig. 3-1 Multiple sequence alignment of PtrGARP1 and its homologous proteins in different species3.2 毛果楊PtrGARP1 基因組織內(nèi)轉(zhuǎn)錄表達(dá)鑒定毛果楊 PtrGARP1 基因在不同莖節(jié)及組織中的表達(dá)特征，首先以溫室中生長(zhǎng) 個(gè)月左右成熟的野生型毛果楊第 1~8 莖節(jié)和各部分組織葉柄（petiole）、幼葉（younleaf）、老葉（mature leaf）、木質(zhì)部（xylem）、形成層（cambium）、韌皮部（phloem）、頂芽（apical bud）和根（root）提取總 RNA 合成的首鏈 cDNA 為模板，用 PtrGARP基因半定量引物進(jìn)行 RT-PCR 擴(kuò)增，毛果楊 Actin2 為內(nèi)參。如圖 3-2-a 和 3-2-c 顯示：PtrGARP1 基因在各個(gè)莖節(jié)中均有表達(dá)，在第 1 莖節(jié)內(nèi)，PtrGARP1 基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平最低，從第 2~6 逐漸木質(zhì)化生長(zhǎng)的莖節(jié)內(nèi)，PtrGARP1 基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，在已木質(zhì)化的第 5、6 莖節(jié)內(nèi)轉(zhuǎn)錄水平達(dá)到最高，而在第 7、8 莖節(jié)內(nèi)轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，但趨于平穩(wěn)。如圖 3-2-b 和 3-2-d 顯示，毛果楊 PtrGARP1 基因在各組織中均有表達(dá)，其中 PtrGARP1;1 基因在毛果楊主莖木質(zhì)部組織中特異表達(dá)，而

東北林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文柄表達(dá)量的比值。如圖 3-2-e 和 3-2-f 顯示，該定量結(jié)果與半定量結(jié)果基本一致。從以上的這些結(jié)果表明：PtrGARP1 基因僅在木質(zhì)化的莖節(jié)組織內(nèi)高豐度表達(dá)，在不同莖節(jié)組織中的轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平存在一定的差異，暗示該基因很可能與次生生長(zhǎng)相關(guān)，參與木材的發(fā)育及形成。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號(hào)：2766091