光皮樺miR166及其靶基因HD-ZIP Ⅲ轉(zhuǎn)錄因子家族成員鑒定與分析.pdf

1、光皮樺（Betula luminifera）是主要分布在我國南方的珍貴用材樹種，材性優(yōu)良，是林木遺傳育種研究的良好材料。miR166在植物頂端分生組織發(fā)育、維管組織的形成、胚的發(fā)育中具有重要作用，其對靶基因HD-ZIPⅢ轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控是維管組織發(fā)育的重要途徑。鑒定miR166及HD-ZIPⅢ轉(zhuǎn)錄因子基因家族成員，并研究其功能，可為光皮樺木材形成機制和遺傳改良提供重要的理論基礎(chǔ)。本研究以光皮樺為材料，對miR166及其靶基因HD-ZIPⅢ

2、的家族成員進行了鑒定，并通過表達及轉(zhuǎn)基因分析對其功能進行了研究，獲得以下主要結(jié)果。
　　1.根據(jù)光皮樺轉(zhuǎn)錄組及部分基因組數(shù)據(jù)，鑒定并克隆得到8個miR166前體序列，命名為BlmiR166a～BlmiR166g，序列長為0.3Kb～2.4Kb。對8個miR166和靶基因BlHDZⅢ進行了基因結(jié)構(gòu)、順式作用元件與系統(tǒng)進化等生物信息學(xué)分析，結(jié)果顯示BlmiR166b、BlmiR166c與BlmiR166e含有1個內(nèi)含子，其它miR16

3、6在基因組上則不含內(nèi)含子。5個靶基因除了BlHDZ1有19個外顯子，其他BlHD-ZIPⅢ基因都由18個外顯子組成。對所有基因的順式元件統(tǒng)計顯示，光啟動元件出現(xiàn)次數(shù)最多。系統(tǒng)進化分析表明，光皮樺8個miR166成熟體全部在同一個分支，而在前體序列比對中，8個pre-miR166分布在3個不同的亞組。
　　2.組織表達特性分析表明，在所有miR166中，只有BlmiR166a和BlmiR166h在韌皮部表達量高，可能與其含有維管束發(fā)

4、育相關(guān)元件有關(guān)；而BlmiR166d、BlmiR166e的表達十分相似，都是在芽中有高豐度的轉(zhuǎn)錄水平；BlmiR166b、BlmiR166c和BlmiR166f的表達較為相似，在雄花中表達量高；BlmiR166g則是在芽、雌花、雄花等組織都有表達。我們發(fā)現(xiàn)所有BlHD-ZIPⅢ基因在韌皮部、種子和根中表達量都很低。BlHDZ2和BlHDZ5的表達情況相似，在木質(zhì)部中的表達量遠高于其他組織，暗示其參與了木質(zhì)部的發(fā)育。BlHDZ3和BlHD

5、Z4在莖中的表達豐度很高，且成熟莖段的明顯高于幼嫩莖段。BlHDZ1則在頂端分生組織中表達豐度高，表明其參與到了分生組織的發(fā)育中。此外，發(fā)現(xiàn)部分miR166與HD-ZIPⅢ間的表達呈現(xiàn)負(fù)調(diào)控。如BlmiR166a和BlmiR166h在木質(zhì)部中幾乎不表達而在韌皮部中表達量高，而靶基因BlHDZ2和BlHDZ5的表達正好相反。這表明這些基因在木質(zhì)部與韌皮部的生長發(fā)育中存在負(fù)調(diào)控關(guān)系。
　　3.BlHD-ZIPⅢ基因在不同激素處理下的表

6、達情況進行研究發(fā)現(xiàn)，5個BlHD-ZIPⅢ基因在0.1mM濃度的IAA處理下都明顯的受到誘導(dǎo)調(diào)控，其表達量與對照相比顯著上調(diào)。這暗示BlHDZⅢ基因與激素IAA參與了調(diào)控木質(zhì)部的發(fā)育。BlHDZ1、BlHDZ3和BlHDZ4分別在IAA、ET和GA的誘導(dǎo)下上調(diào)明顯，可能與所含激素類相關(guān)順式元件有關(guān)。BlHDZ2和BlHDZ5只有在0.1mM IAA處理下表達量有所增加，而在其他激素處理下變化不大。
　　4.構(gòu)建了5個BlHDZⅢ基