光皮樺HD-zip III基因的克隆及功能研究.pdf

1、植物HD-zip III轉(zhuǎn)錄因子是調(diào)控維管組織發(fā)育的重要基因,研究HD-zip III基因在林木維管組織發(fā)育及材性形成中的功能對(duì)于林木的遺傳改良和解析木材形成的分子機(jī)理具有重要的意義。光皮樺是廣泛分布于我國(guó)南方的一種材質(zhì)優(yōu)良的珍貴用材樹(shù)種,其生長(zhǎng)速度快,童期短,是林木遺傳育種研究的良好材料。本研究以光皮樺為材料,對(duì)其HD-zip III基因進(jìn)行了克隆,表達(dá)與功能研究,得到以下研究結(jié)果。
　　1.根據(jù)光皮樺轉(zhuǎn)錄組序列結(jié)合RACE技術(shù)

2、,克隆得到5個(gè)BlHD-zip III基因,命名為BlHDZ1~BlHDZ5,序列全長(zhǎng)為2.5Kb~2.8Kb,編碼840個(gè)氨基酸左右。BlHD-zip III基因均含miRNA靶位點(diǎn),存在兩種剪切模式,分別位于miR166的第8和第10個(gè)堿基。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明這5個(gè)BlHD-zip III基因分別屬于HD-zip III家族的不同成員。亞細(xì)胞定位發(fā)現(xiàn)BlHDZ1和BlHDZ2蛋白均定位細(xì)胞核。
　　2.組織表達(dá)特性分析表明,5個(gè)

3、BlHD-zip III基因在8種組織器官中均有表達(dá),但具有不同的表達(dá)模式。BlHDZ1和BlHDZ2表達(dá)模式相似,在苞片、雌花和莖頂端分生組織表達(dá)量較高。BlHDZ3僅在莖頂端分生組織中特異性表達(dá)。BlHDZ5在雌花、根、莖中表達(dá)量較高。光皮樺不同發(fā)育時(shí)期的芽、葉及嫩莖的表達(dá)分析表明,BlHDZ1、BlHDZ3及BlHDZ4在成熟芽中表達(dá)量最高,而B(niǎo)lHDZ2在早期休眠芽中表達(dá)量最高,BlHDZ5在生長(zhǎng)旺盛的芽及木質(zhì)化較高的莖中表達(dá)量

4、較高。對(duì)木質(zhì)化不同程度的莖以及莖的不同部位分析表明,BlHDZ1和 BlHDZ2在內(nèi)層木質(zhì)部表達(dá)量最高,BlHDZ3和BlHDZ5在側(cè)莖第5節(jié)表達(dá)量最高,其次是內(nèi)層木質(zhì)部,BlHDZ4的表達(dá)則隨著木質(zhì)化程度的加強(qiáng)而呈現(xiàn)上調(diào)。
　　3. BlHD-zipIII在激素處理的組培苗中表達(dá)分析發(fā)現(xiàn):除BlHDZ1外,生長(zhǎng)素(IAA)處理誘導(dǎo)了其他HD-zipIII基因的表達(dá)。IAA處理第2天,BlHDZ3、BlHDZ4、BlHDZ5明顯受

5、到了不同程度的誘導(dǎo),IAA處理第8天,BlHDZ2也受到了誘導(dǎo)。油菜素內(nèi)酯(BR)處理第18天,BlHDZ1和BlHDZ2表達(dá)量分別提高了3.5倍和2.2倍。而GA、IAA、BR和乙烯利(Ethephon)處理第2天,BlHDZ4的表達(dá)較對(duì)照分別提高了2、1.5、2.1、2.1倍,表明BlHDZ4可能在同一時(shí)間受到了這4種激素的誘導(dǎo)。
　　4.已有研究表明發(fā)現(xiàn)赤霉素(GA)可加快應(yīng)拉木的形成。本研究通過(guò)不同濃度和類型GA的處理,發(fā)

6、現(xiàn)GA也可促進(jìn)光皮樺應(yīng)拉木的形成。進(jìn)一步對(duì)這5個(gè)BlHD-zipIII基因在這個(gè)模型中的表達(dá)進(jìn)行分析。結(jié)果表明,在高濃度赤霉素處理下,BlHDZ1在應(yīng)拉木(TW)和對(duì)應(yīng)木(OW)中表達(dá)均上調(diào)。而低濃度赤霉素處理,BlHDZ2受到了誘導(dǎo),在應(yīng)拉木(TW)和對(duì)應(yīng)木(OW)中表達(dá)也均上調(diào)。揭示不同HD-zipIII成員受到GA誘導(dǎo)的濃度也不同。BlHDZ4在高濃度赤霉素處理后表達(dá)量在TW、OW中均明顯下調(diào),推測(cè)高濃度的赤霉素會(huì)抑制某些BlHD