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于林木的遺傳改良和解析木材形成的分子機理具有重要的意義。光皮樺是廣泛分布于我國南方的一種材質(zhì)優(yōu)良的珍貴用材樹種,其生長速度快,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,對其HD-zip III基因進行了克隆,表達與功能研究,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BlHD-zip III基因,命名為BlHDZ1~BlHDZ5,序列全長為2.5Kb~2.8Kb,編碼840個氨基酸左右。BlHD-zip III基因均含miRNA靶位點,存在兩種剪切模式,分別位于miR166的第8和第10個堿基。系統(tǒng)進化分析表明這5個BlHD-zip III基因分別屬于HD-zip III家族的不同成員。亞細胞定位發(fā)現(xiàn)BlHDZ1和BlHDZ2蛋白均定位細胞核。
　　2.組織表達特性分析表明,5個

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

4、較高。對木質(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)部表達量最高,BlHDZ3和BlHDZ5在側(cè)莖第5節(jié)表達量最高,其次是內(nèi)層木質(zhì)部,BlHDZ4的表達則隨著木質(zhì)化程度的加強而呈現(xiàn)上調(diào)。
　　3. BlHD-zipIII在激素處理的組培苗中表達分析發(fā)現(xiàn):除BlHDZ1外,生長素(IAA)處理誘導(dǎo)了其他HD-zipIII基因的表達。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的表達較對照分別提高了2、1.5、2.1、2.1倍,表明BlHDZ4可能在同一時間受到了這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。本研究通過不同濃度和類型GA的處理,發(fā)

6、現(xiàn)GA也可促進光皮樺應(yīng)拉木的形成。進一步對這5個BlHD-zipIII基因在這個模型中的表達進行分析。結(jié)果表明,在高濃度赤霉素處理下,BlHDZ1在應(yīng)拉木(TW)和對應(yīng)木(OW)中表達均上調(diào)。而低濃度赤霉素處理,BlHDZ2受到了誘導(dǎo),在應(yīng)拉木(TW)和對應(yīng)木(OW)中表達也均上調(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量在TW、OW中均明顯下調(diào),推測高濃度的赤霉素會抑制某些BlHD