毛果杨PtrGARP1基因的功能研究
发布时间：2020-07-22 17:00
【摘要】：木材是自然界中很重要的可再生能源物质,来源于植物根茎中的次生生长。植物次生生长是维管形成层细胞不断分化、发育的过程,这个过程是由许多基因共同参与协同来完成的。关于植物木材形成的分子机制有很多,本研究探讨一个毛果杨功能未知PtrGARP1;1基因,该基因可能参与次生生长过程。取得的主要研究结果如下:毛果杨PtrGARP1;1基因,其Locus位点为Potri.002G223100,CDS编码区全长序列含510个核苷酸,编码169个氨基酸,通过观察氨基酸序列发现,该基因编码的氨基酸序列中含有极其丰富的谷氨酸。同源检索显示,该基因在胡杨、可可、陆地棉等物种中均存在同源基因,序列比对结果显示,这些同源基因也存在保守的谷氨酸位点,暗示谷氨酸可能是该基因功能行驶的关键位点。RT-PCR分析PtrGARP1;1基因的组织表达情况,结果显示:PtrGARP1;1基因在毛果杨木质部组织内高丰度表达,且转录表达水平与茎节木质化程度同步增加。用原位杂交技术进一步探究PtrGARP1;1基因的表达模式,显示该基因在木质部与韧皮部组织内相对表达量较高,其结果与RT-PCR分析相一致。用Gateway技术构建过表达融合报告基因GFP的PtrGARP1;1::GFP植物表达载体,并转化拟南芥。通过对转基因拟南芥根组织细胞的GFP荧光信号观察显示:PtrGARP1;1蛋白可能定位于细胞质内。通过遗传转化拟南芥获得PtrGARP1;1基因的过表达材料,用组织解剖学结合化学染色法对细胞形态进行观察,结果显示:与野生型相比较,过表达PtrGARP1;1基因植株茎段细胞形态没有发生变化。基于CRISPR/Cas9技术创制毛果杨PtrGARP1;1基因突变体,观察表型发现:突变体植株矮小,主茎较细,叶片较窄;且木质化组织发育滞后,在木质化程度较高的茎节中木质部组织细胞的细胞壁较薄,暗示该基因很可能与次生壁的形成有关,参与木材的发育及形成。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S792.11
【图文】：
细胞壁壁的结构胞壁是细胞在进行正常生命活动时的重要组成结构之一，也是区结构。早在 1665 年英国学者罗伯特·虎克用自己设计并制作的塞切片时第一次看到了植物细胞的结构，并将所看到的类似蜂巢ll），实际上他观察到的只是植物的细胞壁，由此开启了探索植物细胞壁是最丰富的可再生能源，与人类的经济活动密切相关[10]，息息相关的用品、食物、材料等都源于植物细胞壁。是包围在植物原生质体外坚韧的外壳，是植物细胞结构最为重要的结构决定了植物细胞的特性，与植物的生长发育紧密相关[11-12、器官的发育及在细胞信号转导中均发挥了重要的作用，还为植分和养料的运输等。基于植物细胞合成成分及位置不同，可将细生壁和次生壁[13]（图 1）。细胞分裂后植物细胞壁形成，由两个子区域产生初生壁，初生壁之间形成胞间层，随着细胞生长的停止累形成次生壁。
注：※为谷氨酸位点。图 3-1 毛果杨 PtrGARP1 与不同物种中同源蛋白的多序列比对Fig. 3-1 Multiple sequence alignment of PtrGARP1 and its homologous proteins in different species3.2 毛果杨PtrGARP1 基因组织内转录表达鉴定毛果杨 PtrGARP1 基因在不同茎节及组织中的表达特征，首先以温室中生长 个月左右成熟的野生型毛果杨第 1~8 茎节和各部分组织叶柄（petiole）、幼叶（younleaf）、老叶（mature leaf）、木质部（xylem）、形成层（cambium）、韧皮部（phloem）、顶芽（apical bud）和根（root）提取总 RNA 合成的首链 cDNA 为模板，用 PtrGARP基因半定量引物进行 RT-PCR 扩增，毛果杨 Actin2 为内参。如图 3-2-a 和 3-2-c 显示：PtrGARP1 基因在各个茎节中均有表达，在第 1 茎节内，PtrGARP1 基因的转录表达水平最低，从第 2~6 逐渐木质化生长的茎节内，PtrGARP1 基因的转录表达水平呈现出上升的趋势，在已木质化的第 5、6 茎节内转录水平达到最高，而在第 7、8 茎节内转录表达水平呈现出下降的趋势，但趋于平稳。如图 3-2-b 和 3-2-d 显示，毛果杨 PtrGARP1 基因在各组织中均有表达，其中 PtrGARP1;1 基因在毛果杨主茎木质部组织中特异表达，而
东北林业大学硕士学位论文柄表达量的比值。如图 3-2-e 和 3-2-f 显示，该定量结果与半定量结果基本一致。从以上的这些结果表明：PtrGARP1 基因仅在木质化的茎节组织内高丰度表达，在不同茎节组织中的转录表达水平存在一定的差异，暗示该基因很可能与次生生长相关，参与木材的发育及形成。
本文编号：2766091
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S792.11
【图文】：
细胞壁壁的结构胞壁是细胞在进行正常生命活动时的重要组成结构之一，也是区结构。早在 1665 年英国学者罗伯特·虎克用自己设计并制作的塞切片时第一次看到了植物细胞的结构，并将所看到的类似蜂巢ll），实际上他观察到的只是植物的细胞壁，由此开启了探索植物细胞壁是最丰富的可再生能源，与人类的经济活动密切相关[10]，息息相关的用品、食物、材料等都源于植物细胞壁。是包围在植物原生质体外坚韧的外壳，是植物细胞结构最为重要的结构决定了植物细胞的特性，与植物的生长发育紧密相关[11-12、器官的发育及在细胞信号转导中均发挥了重要的作用，还为植分和养料的运输等。基于植物细胞合成成分及位置不同，可将细生壁和次生壁[13]（图 1）。细胞分裂后植物细胞壁形成，由两个子区域产生初生壁，初生壁之间形成胞间层，随着细胞生长的停止累形成次生壁。
注：※为谷氨酸位点。图 3-1 毛果杨 PtrGARP1 与不同物种中同源蛋白的多序列比对Fig. 3-1 Multiple sequence alignment of PtrGARP1 and its homologous proteins in different species3.2 毛果杨PtrGARP1 基因组织内转录表达鉴定毛果杨 PtrGARP1 基因在不同茎节及组织中的表达特征，首先以温室中生长 个月左右成熟的野生型毛果杨第 1~8 茎节和各部分组织叶柄（petiole）、幼叶（younleaf）、老叶（mature leaf）、木质部（xylem）、形成层（cambium）、韧皮部（phloem）、顶芽（apical bud）和根（root）提取总 RNA 合成的首链 cDNA 为模板，用 PtrGARP基因半定量引物进行 RT-PCR 扩增，毛果杨 Actin2 为内参。如图 3-2-a 和 3-2-c 显示：PtrGARP1 基因在各个茎节中均有表达，在第 1 茎节内，PtrGARP1 基因的转录表达水平最低，从第 2~6 逐渐木质化生长的茎节内，PtrGARP1 基因的转录表达水平呈现出上升的趋势，在已木质化的第 5、6 茎节内转录水平达到最高，而在第 7、8 茎节内转录表达水平呈现出下降的趋势，但趋于平稳。如图 3-2-b 和 3-2-d 显示，毛果杨 PtrGARP1 基因在各组织中均有表达，其中 PtrGARP1;1 基因在毛果杨主茎木质部组织中特异表达，而
东北林业大学硕士学位论文柄表达量的比值。如图 3-2-e 和 3-2-f 显示，该定量结果与半定量结果基本一致。从以上的这些结果表明：PtrGARP1 基因仅在木质化的茎节组织内高丰度表达，在不同茎节组织中的转录表达水平存在一定的差异，暗示该基因很可能与次生生长相关，参与木材的发育及形成。
【参考文献】
相关期刊论文 前5条
1 William J. Lucas;;Plant Vascular Biology and Agriculture[J];Journal of Integrative Plant Biology;2010年01期
2 江泽慧;陈绪和;叶克林;傅峰;;世界木材利用发展态势[J];木材工业;2010年01期
3 宋东亮;沈君辉;李来庚;;高等植物细胞壁中纤维素的合成[J];植物生理学通讯;2008年04期
4 王媛;杨红玉;程在全;;SA诱导拟南芥对灰霉病的抗性与木质素含量的关系[J];植物保护;2007年04期
5 李雄彪，张金忠;半纤维素的化学结构和生理功能[J];植物学通报;1994年01期
本文编号：2766091
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