落葉松BBM和WOX基因?qū)Σ欢ǜl(fā)育的調(diào)控作用
發(fā)布時(shí)間：2021-08-12 18:04
轉(zhuǎn)錄因子在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著重要的調(diào)控作用。APETALA2（AP2）亞家族屬于AP2/ERF家族,參與植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程,而WUSCHEL-related homeobox（WOX）基因家族是植物特有的一類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子,對(duì)干細(xì)胞維持、側(cè)生器官發(fā)生和不定根再生等植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程起重要的調(diào)控作用。落葉松是重要的速生用材和生態(tài)造林樹(shù)種,扦插生根難,其生根機(jī)理仍不清楚。本研究以中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所選育的生長(zhǎng)和生根優(yōu)良的雜種無(wú)性系日永8×長(zhǎng)混18-10為試驗(yàn)材料,利用基因組學(xué)與生物信息學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物學(xué)等研究手段,鑒定了落葉松AP2亞家族和WOX基因家族,并對(duì)LkBBM1、LkBBM2、LkWUS、LkWOX66、LkWOX65和LkWOX52在不定根發(fā)育中的功能進(jìn)行解析,揭示其在落葉松不定根發(fā)育過(guò)程中的調(diào)控作用。主要結(jié)果如下:（1）利用生物信息學(xué)方法,從落葉松基因組中鑒定出38個(gè)AP2亞家族基因,不均勻地分布在27條Scaffold上,分屬于eu AP2、base NT和eu ANT三大分支,串聯(lián)重復(fù)是落葉松AP2亞家族基因擴(kuò)張的主要方式。落葉松AP2基因結(jié)構(gòu)差異較大,外顯子有...
【文章來(lái)源】：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院北京市
【文章頁(yè)數(shù)】：166 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
不定根形成過(guò)程（Guanetal.2015）
第一章緒論3圖1-2植物激素對(duì)不定根發(fā)育的調(diào)控（Porfírioetal.2016）Fig.1-2Regulationofphytohormoneonadventitiousrootdevelopment（Porfírioetal.2016）除此之外，轉(zhuǎn)錄因子對(duì)不定根的生長(zhǎng)發(fā)育起重要調(diào)控作用，如AP2/ERF家族基因PLT、AIL、BBM（Galinhaetal.2007;Lietal.2014;Rigaletal.2012）、WOX家族基因WOX3、WOX4、WOX5和WOX11/12。1.2.1.1植物激素在不定根發(fā)育中的作用生長(zhǎng)素生物合成和運(yùn)輸以及信號(hào)傳導(dǎo)在調(diào)控不定根發(fā)生發(fā)育過(guò)程中起著重要作用。IAA是大多數(shù)植物目前最主要的生長(zhǎng)素，它對(duì)根系統(tǒng)的形成和根發(fā)育的不同階段起主要作用（Casimiroetal.2003;Lewisetal.2011;Overvoordeetal.2010）。在擬南芥中，AUX1（AuxinResistant1）分布于根原生韌皮部細(xì)胞質(zhì)膜上表面，促進(jìn)IAA從根部向根尖運(yùn)輸，AUX1突變后導(dǎo)致根尖生長(zhǎng)素含量顯著下降（Swarupetal.2001）。aux1突變體導(dǎo)致側(cè)根數(shù)量減少，發(fā)育受到干擾，主要是由于IAA運(yùn)輸紊亂所致。生長(zhǎng)素輸出載體對(duì)建立和維持生長(zhǎng)素在植物組織中的高度特異性分布模式發(fā)揮重要作用（Ikrametal.2005）。PIN蛋白是生長(zhǎng)素流入載體（Geisleretal.2006;Ikrametal.
第一章緒論42005），受到絲氨酸/蘇氨酸酶（PINOID）活性的調(diào)節(jié)（Jiríetal.2004），發(fā)現(xiàn)PID通過(guò)控制PIN蛋白的極性分布，調(diào)控生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)（Raftopoulou2004）。擬南芥根尖組織中含有5個(gè)PIN蛋白，均有特定的位置和功能，通過(guò)信號(hào)交流的方式，調(diào)控根組織中細(xì)胞的分裂和伸長(zhǎng)（Ikrametal.2005）。生長(zhǎng)素運(yùn)輸抑制劑能夠抑制生長(zhǎng)素流出從而阻止其在細(xì)胞間極性運(yùn)輸（Dhonuksheetal.2008）。在crl4突變體中，嫩枝和根中的生長(zhǎng)素運(yùn)輸受損。這些結(jié)果表明，通過(guò)CRL4在水稻嫩枝基部保持一個(gè)合適的生長(zhǎng)素含量和梯度對(duì)不定根的發(fā)生是至關(guān)重要的（Kitomietal.2008）。過(guò)表達(dá)OsPIN2增加了生長(zhǎng)素從地上部到根和地上部連接點(diǎn)的運(yùn)輸。相對(duì)于野生型植株，這導(dǎo)致更多自由生長(zhǎng)素在根和地上部連接點(diǎn)的非組織特異性積累（Chenetal.2011）。生長(zhǎng)素能夠迅速誘導(dǎo)AUX/IAA，SAUR和GH3-like等生長(zhǎng)素響應(yīng)基因表達(dá)，是生長(zhǎng)素信號(hào)傳導(dǎo)途徑的目標(biāo)基因。當(dāng)生長(zhǎng)素濃度低時(shí)，AUX/IAA蛋白和ARF蛋白抑制生長(zhǎng)素調(diào)節(jié)基因的表達(dá)；當(dāng)生長(zhǎng)素濃度提高時(shí)，AUX/IAA被SCFTIR1所介導(dǎo)的泛素降解途徑所降解，而ARF蛋白能夠以二聚體形式誘導(dǎo)或抑制下游基因表達(dá)，從而調(diào)控不定根發(fā)育（圖1-3）。圖1-3IAA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑原理圖（Sainietal.2013）Fig.1-3IAAsignaltransductionpathwayschematic（Sainietal.2013）除生長(zhǎng)素外，其他植物激素對(duì)不定根發(fā)育也起著重要調(diào)控作用。細(xì)胞分裂素抑制不定根形成，在不定根誘導(dǎo)期和形成期濃度降低，而在不定根原基形成伸長(zhǎng)期濃度升高。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]毛白楊PtoWOX4a基因過(guò)表達(dá)對(duì)次生生長(zhǎng)的影響[J]. 李建波,賈會(huì)霞,張進(jìn),劉伯斌,胡建軍,王麗娟,盧孟柱. 林業(yè)科學(xué). 2018(02)
[2]TAA family contributes to auxin production during de novo regeneration of adventitious roots from Arabidopsis leaf explants[J]. Beibei Sun,Lyuqin Chen,Jingchun Liu,Xuening Zhang,Zhongnan Yang,Wu Liu,Lin Xu. Science Bulletin. 2016(22)
[3]WOX轉(zhuǎn)錄因子家族研究進(jìn)展[J]. 王俞程,何瑞萍,彭獻(xiàn)軍,沈世華. 草業(yè)科學(xué). 2015(05)
[4]落葉松扦插生根過(guò)程SSH文庫(kù)構(gòu)建及部分基因的表達(dá)分析[J]. 馮健,齊力旺,孫曉梅,張守攻. 林業(yè)科學(xué). 2010(06)
[5]不同株齡日本落葉松插穗的內(nèi)源激素含量與生根的關(guān)系[J]. 孫曉梅,韓華,王笑山. 植物生理學(xué)通訊. 2009(03)
[6]脫落酸對(duì)綠豆下胚軸不定根發(fā)生的影響[J]. 萬(wàn)小榮,郭棟梁,謝子華,劉靈,李玲. 亞熱帶植物科學(xué). 2007(02)
[7]生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)落葉松雜種生根和幼苗生長(zhǎng)的影響[J]. 孫曉梅,張守攻,王笑山,齊力旺,呂守芳,王建華. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2006(02)
[8]植物COP1蛋白的結(jié)構(gòu)與功能[J]. 陳章權(quán),彭世清,陳守才. 植物學(xué)通報(bào). 2002(05)
[9]落葉松雜種大規(guī)模繁殖配套技術(shù)研究[J]. 王笑山,馬浩,王建華,王有才,吳澤民,姚殿國(guó). 林業(yè)科學(xué)研究. 2000(05)
博士論文
[1]巨桉、毛果楊、雷蒙德氏棉LBD基因家族的研究[D]. 蘆強(qiáng).中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2017
[2]楊樹(shù)WOX和HSP17.8基因在植物生長(zhǎng)發(fā)育和抗逆脅迫中的調(diào)控作用研究[D]. 李建波.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2017
[3]雜種落葉松組培不定根誘導(dǎo)及生根相關(guān)AP2-like基因的克隆與表達(dá)研究[D]. 李魁鵬.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2014
[4]楊樹(shù)不定根發(fā)育的基因表達(dá)調(diào)控研究[D]. 胥猛.南京林業(yè)大學(xué) 2008
本文編號(hào)：3338807
【文章來(lái)源】：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院北京市
【文章頁(yè)數(shù)】：166 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
不定根形成過(guò)程（Guanetal.2015）
第一章緒論3圖1-2植物激素對(duì)不定根發(fā)育的調(diào)控（Porfírioetal.2016）Fig.1-2Regulationofphytohormoneonadventitiousrootdevelopment（Porfírioetal.2016）除此之外，轉(zhuǎn)錄因子對(duì)不定根的生長(zhǎng)發(fā)育起重要調(diào)控作用，如AP2/ERF家族基因PLT、AIL、BBM（Galinhaetal.2007;Lietal.2014;Rigaletal.2012）、WOX家族基因WOX3、WOX4、WOX5和WOX11/12。1.2.1.1植物激素在不定根發(fā)育中的作用生長(zhǎng)素生物合成和運(yùn)輸以及信號(hào)傳導(dǎo)在調(diào)控不定根發(fā)生發(fā)育過(guò)程中起著重要作用。IAA是大多數(shù)植物目前最主要的生長(zhǎng)素，它對(duì)根系統(tǒng)的形成和根發(fā)育的不同階段起主要作用（Casimiroetal.2003;Lewisetal.2011;Overvoordeetal.2010）。在擬南芥中，AUX1（AuxinResistant1）分布于根原生韌皮部細(xì)胞質(zhì)膜上表面，促進(jìn)IAA從根部向根尖運(yùn)輸，AUX1突變后導(dǎo)致根尖生長(zhǎng)素含量顯著下降（Swarupetal.2001）。aux1突變體導(dǎo)致側(cè)根數(shù)量減少，發(fā)育受到干擾，主要是由于IAA運(yùn)輸紊亂所致。生長(zhǎng)素輸出載體對(duì)建立和維持生長(zhǎng)素在植物組織中的高度特異性分布模式發(fā)揮重要作用（Ikrametal.2005）。PIN蛋白是生長(zhǎng)素流入載體（Geisleretal.2006;Ikrametal.
第一章緒論42005），受到絲氨酸/蘇氨酸酶（PINOID）活性的調(diào)節(jié)（Jiríetal.2004），發(fā)現(xiàn)PID通過(guò)控制PIN蛋白的極性分布，調(diào)控生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)運(yùn)（Raftopoulou2004）。擬南芥根尖組織中含有5個(gè)PIN蛋白，均有特定的位置和功能，通過(guò)信號(hào)交流的方式，調(diào)控根組織中細(xì)胞的分裂和伸長(zhǎng)（Ikrametal.2005）。生長(zhǎng)素運(yùn)輸抑制劑能夠抑制生長(zhǎng)素流出從而阻止其在細(xì)胞間極性運(yùn)輸（Dhonuksheetal.2008）。在crl4突變體中，嫩枝和根中的生長(zhǎng)素運(yùn)輸受損。這些結(jié)果表明，通過(guò)CRL4在水稻嫩枝基部保持一個(gè)合適的生長(zhǎng)素含量和梯度對(duì)不定根的發(fā)生是至關(guān)重要的（Kitomietal.2008）。過(guò)表達(dá)OsPIN2增加了生長(zhǎng)素從地上部到根和地上部連接點(diǎn)的運(yùn)輸。相對(duì)于野生型植株，這導(dǎo)致更多自由生長(zhǎng)素在根和地上部連接點(diǎn)的非組織特異性積累（Chenetal.2011）。生長(zhǎng)素能夠迅速誘導(dǎo)AUX/IAA，SAUR和GH3-like等生長(zhǎng)素響應(yīng)基因表達(dá)，是生長(zhǎng)素信號(hào)傳導(dǎo)途徑的目標(biāo)基因。當(dāng)生長(zhǎng)素濃度低時(shí)，AUX/IAA蛋白和ARF蛋白抑制生長(zhǎng)素調(diào)節(jié)基因的表達(dá)；當(dāng)生長(zhǎng)素濃度提高時(shí)，AUX/IAA被SCFTIR1所介導(dǎo)的泛素降解途徑所降解，而ARF蛋白能夠以二聚體形式誘導(dǎo)或抑制下游基因表達(dá)，從而調(diào)控不定根發(fā)育（圖1-3）。圖1-3IAA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑原理圖（Sainietal.2013）Fig.1-3IAAsignaltransductionpathwayschematic（Sainietal.2013）除生長(zhǎng)素外，其他植物激素對(duì)不定根發(fā)育也起著重要調(diào)控作用。細(xì)胞分裂素抑制不定根形成，在不定根誘導(dǎo)期和形成期濃度降低，而在不定根原基形成伸長(zhǎng)期濃度升高。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]毛白楊PtoWOX4a基因過(guò)表達(dá)對(duì)次生生長(zhǎng)的影響[J]. 李建波,賈會(huì)霞,張進(jìn),劉伯斌,胡建軍,王麗娟,盧孟柱. 林業(yè)科學(xué). 2018(02)
[2]TAA family contributes to auxin production during de novo regeneration of adventitious roots from Arabidopsis leaf explants[J]. Beibei Sun,Lyuqin Chen,Jingchun Liu,Xuening Zhang,Zhongnan Yang,Wu Liu,Lin Xu. Science Bulletin. 2016(22)
[3]WOX轉(zhuǎn)錄因子家族研究進(jìn)展[J]. 王俞程,何瑞萍,彭獻(xiàn)軍,沈世華. 草業(yè)科學(xué). 2015(05)
[4]落葉松扦插生根過(guò)程SSH文庫(kù)構(gòu)建及部分基因的表達(dá)分析[J]. 馮健,齊力旺,孫曉梅,張守攻. 林業(yè)科學(xué). 2010(06)
[5]不同株齡日本落葉松插穗的內(nèi)源激素含量與生根的關(guān)系[J]. 孫曉梅,韓華,王笑山. 植物生理學(xué)通訊. 2009(03)
[6]脫落酸對(duì)綠豆下胚軸不定根發(fā)生的影響[J]. 萬(wàn)小榮,郭棟梁,謝子華,劉靈,李玲. 亞熱帶植物科學(xué). 2007(02)
[7]生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)落葉松雜種生根和幼苗生長(zhǎng)的影響[J]. 孫曉梅,張守攻,王笑山,齊力旺,呂守芳,王建華. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2006(02)
[8]植物COP1蛋白的結(jié)構(gòu)與功能[J]. 陳章權(quán),彭世清,陳守才. 植物學(xué)通報(bào). 2002(05)
[9]落葉松雜種大規(guī)模繁殖配套技術(shù)研究[J]. 王笑山,馬浩,王建華,王有才,吳澤民,姚殿國(guó). 林業(yè)科學(xué)研究. 2000(05)
博士論文
[1]巨桉、毛果楊、雷蒙德氏棉LBD基因家族的研究[D]. 蘆強(qiáng).中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2017
[2]楊樹(shù)WOX和HSP17.8基因在植物生長(zhǎng)發(fā)育和抗逆脅迫中的調(diào)控作用研究[D]. 李建波.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2017
[3]雜種落葉松組培不定根誘導(dǎo)及生根相關(guān)AP2-like基因的克隆與表達(dá)研究[D]. 李魁鵬.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 2014
[4]楊樹(shù)不定根發(fā)育的基因表達(dá)調(diào)控研究[D]. 胥猛.南京林業(yè)大學(xué) 2008
本文編號(hào)：3338807
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