梁山慈竹体细胞突变体No.30的研究

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以梁山慈竹实生植株及其体细胞突变体No.30植株为材料,对其株高、胸径、生物量等表型特征;纤维素含量、木质素组分与含量等茎秆化学成分特征;纤维形态以及组织切片等解剖学特征;基于SLAF-Seq技术的遗传变异检测;基于RNA-Seq技术的转录组变化以及转录因子生物信息学分析等多个方面进行研究,主要研究结果如下:1.突变体No.30号株高、胸径、茎秆鲜重、干重以及茎秆竹节数等方面均高于对照,差异具有生物统计学意义。2.突变体No.30的纤维素含量比对照高27.89%;纤维长度以及长宽比显著高于对照植株;纤维宽度、细小纤维含量与对照相比没有差异;S/G值并没有显著变化。3.突变体No.30细胞壁有着更强的双折射现象,并且细胞之间排列更为紧密;calcofluor染色荧光信号更强,Wiesner染色反应显示其原生木质部以及后生木质部导管部位着色更深;中心维管束高和宽、外方纤维股厚度、内方纤维股厚度分别比对照高,差异具有生物统计学意义;导管直径无显著差异。4.与对照相比,经过引物ISSR-C、D、E扩增,体细胞突变体No.30有新谱带出现和原有谱带的缺失;ISSR-C扩增后No.30缺失ISSR-C1000谱带,新增ISSR-C330和ISSR-C480谱带;ISSR-E扩增后No.30缺失ISSR-E225谱带,新增ISSR-C412和ISSR-C2000谱带;ISSR-D扩增后No.30新增ISSR-C760和ISSR-C2000谱带,表明其在分子水平上发生了变异。SLAF-seq测序结果,共获得4,142个INDEL标记。ISSR-PCR以及SLAF-seq测序为突变体No.30在基因组水平上产生的变异提供强有力的证据。5.对突变体No.30以及对照植株生长途径中的相关基因Ces A、Csl、4CL、PAL、CAD、LAC、Prx、CCR、MYB、NAC、WRKY和bZIP表达模式进行分析。推测突变体No.30中CesA7的上调表达可能是其纤维素含量升高的重要原因;PRX上调表达可能是其木质素含量升高的重要原因。6.对转录组数据库转录因子生物信息学分析,筛选出在突变体No.30植株和对照植株中氨基酸序列表现出变异的基因。其中NAC转录因子T4 Unigene BMK.39098和T5 Unigene BMK.42136、T4 Unigene BMK.42791和T5 Unigene BMK.41686可能在植株衰老过程中行使功能,未含有NAC转录因子结构域的T4Unigene BMK.41300和T5 Unigene BMK.38663可能与细胞壁次生壁合成紧密相关;MYB转录因子T4 Unigene BMK.46978和T5 Unigene BMK.45130可能在植株抗非生物胁迫过程中行使功能;WRKY转录因子T4 Unigene BMK.43418和T5Unigene BMK.39189、T4 Unigene BMK.34021和T5 Unigene BMK.27067可能在植株非生物胁迫响应中行使功能。
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