论文部分内容阅读
柳枝稷（Panicum virgatum L.）系多年生C4草本植物,作为重要的能源和水土保持植物被广泛应用。柳枝稷可以在极端环境下产生大量分蘖,而分蘖又是构成其生物学产量的重要因素。因此,研究柳枝稷分蘖形成的分子机理对柳枝稷的遗传改良具有重要的理论和实践意义,对其他作物的改良也有一定的参考价值。本文主要对用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变获得的柳枝稷少分蘖突变体（lt）和多分蘖突变体（ht）进行了生理、生化和细胞学研究,分析了二者的转录组学表达差异;在柳枝稷中克隆了独脚金内酯信号途径中的关键基因PvMAX2,对其生物学功能进行了初步验证;对独脚金内酯途径下游调控基因所属转录因子TCP家族基因进行了鉴定和分析。论文取得的主要结论如下:（1）对柳枝稷少分蘖突变体lt进行茎基部石蜡切片分析,结果表明lt突变体的分蘖数目减少是由于分蘖芽伸长受抑制所导致。对其进行去顶处理,lt突变体茎节处分蘖芽伸长速度明显慢于ht,说明茎生分蘖芽的伸长和茎基部分蘖芽伸长有类似的调控机制。植物激素含量测定结果表明,lt突变体中独脚金内酯和ABA含量较高,检测独脚金内酯途径中的合成基因和信号途径基因发现lt突变体中合成和信号均强于ht;同时lt突变体地上部分对重力的响应弱于ht,推测可能是不同独脚金内酯含量对生长素运输影响所致。（2）突变体lt的转录组测序数据与ht相比,表达差异大于2倍的基因有5410个,其中在lt突变体中上调表达的基因2065个,下调表达基因的3345个,表明差异表达基因参与多个生物代谢过程,尤其以参与植物对环境的响应和植物激素信号转导途径的基因数量居多。（3）根据柳枝稷基因组网站上公布的序列和其他物种中的同源基因序列设计引物,克隆了独脚金内酯信号途径的关键基因PvMAX2并分析了其组织表达模式,结果发现PvMAX2基因在各个组织中均有表达,其中以根、茎基部和茎节处的表达量较高。此外,在拟南芥max2突变体中过量表达PvMAX2基因可有效减少max2突变体分枝的数量,表明PvMAX2与拟南芥中MAX2基因在蛋白功能上具有保守性。（4）TB1/FC1基因是独脚金内酯途径的重要下游响应基因,TB1属于TCP转录因子基因家族的一员。本研究在柳枝稷全基因组范围内鉴定出41个TCP转录因子家族成员,结果发现其均匀分布在柳枝稷的各条染色体上,并分为TCP-P和TCP-C两个亚家族,其次发现柳枝稷和水稻TCP家族成员间亲缘关系最近,同时不同TCP家族成员的表达模式有差异,说明TCP家族成员在柳枝稷不同发育过程中可能发挥着不同的调控作用。