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毛竹(Phyllostachys edulis)具有很高的经济价值、生态价值及文化价值。同时,毛竹也具有特异的生物学特性,其竹笋阶段生长快速,一昼夜可伸长一米,三个月便可长到成竹的高度。毛竹的这种快速生长机制备受研究者的关注,已有的研究认为多种激素协同调控是是竹笋快速生长所必需的。油菜素内酯(Brassinosteroids,BRs)是一组植物类固醇激素,对细胞伸长起重要的促进作用,并在多种生长发育和应对胁迫反应的过程发挥了不可或缺的功能。已有的转录组分析显示BR响应基因在快速生长的节间高度富集,但是BR如何调控毛竹的生长发育过程的详细分子机制尚不清楚。实验室前期的工作通过BR及PPZ(propiconazole,BR合成抑制剂)处理后的毛竹幼苗转录组测序实验鉴定到上千个差异表达基因。本项目根据基因组注释以及生物信息学分析,筛选到22个未知功能的基因将它们命名为BBRGs(Bamboo BR regulate genes)。克隆这些基因并在模式植物拟南芥中进行过量表达,观察表型并推测这些基因的功能。多个转基因植株表现出明显异于野生型的表型,本项目重点分析了其中第14个基因BBRG14的表达及功能。生物信息学分析表明BBRG14的同源基因在目前已测序的物种中仅存在于小麦、二穗短柄草和水稻中,由于这些物种均为禾本科植物,因此将其重新命名为PSBR1(poaceae specific and BR response gene 1),荧光定量RT-PCR的结果显示,PSBR1在毛竹幼苗的叶片中相对高量表达。在快速生长的春笋(约35厘米)中,检测了PSBR1基因在茎尖分生组织,未伸长的节间,正在伸长的节间,未伸长的节,正在伸长的节和苞叶中的表达水平。PSBR1在节中高度表达,特别是在已伸长的节中,但在节间中表达较少。转录组数据及定量RT-PCR的显示表明PSBR1的表达被PPZ上调而被后续BR处理下调恢复。亚细胞定位分析表明,无论是在烟草叶表皮细胞、拟南芥转基因植株或毛竹原生质体中,PSBR1-YFP荧光信号均能够和线粒体定位信号共定位。虽然大部分线粒体靶向序列位于N末端,通常为N末端20-60个氨基酸,但是PSBR1蛋白的前20、40、60氨基酸不足以将其定位至线粒体。PSBR1过表达植株在多个生长发育阶段表现出表现出生长受抑制的表型。转基因幼苗表现出根尖静止中心区和分生组织区的生长缺陷。营养生长阶段叶色浅绿、叶裂明显、莲座叶数量减少。生殖生长阶段,花器官变小、果夹变短、表面褶皱、种子缩短等。本研究通过分析毛竹中BR调控基因的表达及在拟南芥中的过量表达的表型,初步分析并推测了这些基因的在毛竹中的功能。随着毛竹组培及转基因技术的发展及完善,计划将这些基因在毛竹中进行过量表达及功能缺失的分析,将为进一步解析油菜素内酯对毛竹生长发育的调控机制提供了实验基础。