發(fā)布時(shí)間：2020-07-27 14:21

【摘要】：楊樹是全球人工栽培最廣泛的樹種之一,有非常重要的生態(tài)價(jià)值和社會經(jīng)濟(jì)意義。新疆楊是銀白楊的一個(gè)變種。新疆楊具有生長迅速、適應(yīng)性強(qiáng)、扦插繁殖容易等特點(diǎn),是我國北方地區(qū)大規(guī)模栽培的優(yōu)良楊樹樹種,具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值。本文解析了新疆楊的基因組,優(yōu)化了新疆楊遺傳轉(zhuǎn)化體系,實(shí)現(xiàn)了新疆楊葉片的瞬時(shí)表達(dá)分析,及基因敲除;并對新疆楊lncRNA在鹽脅迫中的時(shí)空表達(dá)模式進(jìn)行了分析。研究結(jié)果對深入研究楊樹的進(jìn)化以及培育新品種奠定了基礎(chǔ)。優(yōu)化了新疆楊的遺傳轉(zhuǎn)化體系。結(jié)合其它楊樹的遺傳轉(zhuǎn)化體系,我們優(yōu)化了新疆楊的遺傳轉(zhuǎn)化體系,其遺傳轉(zhuǎn)化效率平均能達(dá)到23.6%;從愈傷誘導(dǎo)到生根的轉(zhuǎn)化時(shí)間在80天左右。新疆楊葉片瞬時(shí)表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,以新疆楊的葉片進(jìn)行瞬時(shí)表達(dá),能夠準(zhǔn)確體現(xiàn)楊樹等樹木功能基因的亞細(xì)胞定位。此外,我們在新疆楊中構(gòu)建了CRISPR/Cas9介導(dǎo)的基因敲除體系,達(dá)到89%的敲除效率。因此,以新疆楊為材料構(gòu)建的遺傳轉(zhuǎn)化體系為林木植物遺傳轉(zhuǎn)化、基因功能以及表達(dá)調(diào)控研究提供了重要基礎(chǔ)。完成了新疆楊基因組的測序。利用二代和三代測序技術(shù),通過混合組裝的方法,對新疆楊基因組進(jìn)行組裝,得到一個(gè)460Mb大小的新疆楊基因組序列。基因組的scaffold N50達(dá)到459kb,重復(fù)序列的比例為44.61%。基因預(yù)測分析在新疆楊中共預(yù)測了37,901個(gè)蛋白編碼基因。比較基因組學(xué)分析結(jié)果顯示,新疆楊和毛果楊的祖先經(jīng)歷了共同的全基因組加倍,和毛果楊在基因組上具有廣泛的同源性。同時(shí),新疆楊基因組中,生長素以及細(xì)胞分裂素合成和運(yùn)輸相關(guān)的基因家族發(fā)生了顯著的擴(kuò)張,尤其是組蛋白HFO3基因家族的擴(kuò)張,可能和新疆楊較高的遺傳轉(zhuǎn)化效率相關(guān);而與楊樹抗病相關(guān)的NBS類抗病基因家族,在新疆楊基因組中發(fā)生了顯著的基因收縮,推測可能和新疆楊對多種病原菌的敏感性有關(guān)。新疆楊基因組的測序?qū)⒏欣诹帜镜姆肿由飳W(xué)研究、育種以及不同楊樹之間的比較基因組學(xué)分析。開展了新疆楊長鏈非編碼RNA(lncRNA)分析。通過鏈特異性轉(zhuǎn)錄組的測序,我們在新疆楊中共鑒定了10,531個(gè)lncRNA。研究結(jié)果顯示lncRNA在表達(dá)上具有較高的組織特異性。這些組織特異表達(dá)的lncRNA參與了植物的生長調(diào)節(jié)和環(huán)境的響應(yīng)等過程。在鹽脅迫下,約60%的lncRNA發(fā)生了差異表達(dá)。我們系統(tǒng)分析了新疆楊lncRNA在不同組織以及不同鹽濃度脅迫下表達(dá)模式,發(fā)現(xiàn):1)差異表達(dá)的lncRNA具有更高的組織特異性,僅有80個(gè)lncRNA在四個(gè)組織中都差異表達(dá);2)lncRNA主要是在高濃度的鹽脅迫下發(fā)生了差異表達(dá);3)不同組織中的lncRNA調(diào)控不同的靶基因,參與不同的功能,而且對鹽脅迫的響應(yīng)程度也有很大差異。同時(shí)發(fā)現(xiàn)lncRNA能調(diào)控很多抗鹽基因,如:和離子運(yùn)輸相關(guān)的HKT1和NHX基因,而且具有很高的組織特異性。這些lncRNA在鹽脅迫下的表達(dá)模式,為理解木本植物響應(yīng)鹽脅迫的分子機(jī)制以及培育新抗鹽耐旱林木品種奠定了一定基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S792.11

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 Xue Liu;Lili Hao;Dayong Li;Lihuang Zhu;Songnian Hu;;Long Non-coding RNAs and Their Biological Roles in Plants[J];Genomics,Proteomics & Bioinformatics;2015年03期

2 ;Pollen development and multi-nucleate microspores of Populus bolleana Lauche[J];Forestry Studies in China;2008年02期

3 王驥;朱木蘭;衛(wèi)志明;;棉花漆酶基因在轉(zhuǎn)基因新疆楊中的表達(dá)及其對木質(zhì)素合成的影響[J];分子細(xì)胞生物學(xué)報(bào);2008年01期

本文編號：2771957