光皮桦BlCCoAOMT基因的克隆、表达及单核苷酸变异分析

咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(CCoAOMT)是植物木质素合成过程中的一个关键酶,对木质素组成和结构有重要的作用。为探究BlCCoAOMT基因在木质素合成中的作用,本研究从光皮桦中克隆了该基因,并分析其基因结构和表达模式,以及在73个基因型中的单核苷酸多态性(SNP)。结果表明,BlCCoAOMT基因cDNA全长1 114 bp,含有一个744 bp的完整ORF,编码一个由247个氨基酸残基组成的蛋白;该编码蛋白包含高等植物CCoAOMT所有的8个典型保守基序。BlCCoAOMT在木质化茎段中优势表达,且随着木质化程度提高而逐渐增强,表明BlCCoAOMT可能参与光皮桦木质素的生物合成;在拉弯处理的6 h到7 d间,该基因在应拉区发育木质部中的表达显著下调,与应拉木木质素含量的下降相符。共检测到BlCCoAOMT基因有119个SNP位点,平均每14 bp就有1个SNP位点,其中在外显子区域存在26个SNP位点,表明不同基因型中存在丰富SNP变异;在不同群体间BlCCoAOMT基因的分化程度无显著差异,且非同义突变和同义突变的位点的比值均小于1,表明在演化进程中主要受到了纯化选择压力。本研究结果为深入解析光皮桦木质素合成分子机制及后续分子标记辅助育种提供了理论依据。

光皮桦BlBLH1基因的克隆、表达及互作蛋白筛选

【目的】BLH基因家族是广泛存在于植物中的转录因子,其与KNOX等转录因子的互作被认为在植物的次生壁发育中起重要调控作用。本研究拟克隆光皮桦BlBLH1基因,分析其表达模式,并筛选能与其互作的蛋白。【方法】利用Blast等软件在光皮桦基因组序列中鉴定获得BlBLH1序列,克隆验证后对其进行多序列比对、系统进化等生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR分析BlBLH1在光皮桦不同组织、器官和应拉木形成中的表达模式;通过酵母双杂交技术筛选BlBLH1互作的蛋白,并采用双分子荧光互补实验(BiFC)进一步验证其与部分蛋白在拟南芥细胞内的互作。【结果】BlBLH1基因序列全长为2128 bp,开放阅读框(ORF)为1830 bp,编码609个氨基酸,具有SKY、BEL和HD 3个保守结构域。系统进化分析显示,BlBLH1与拟南芥BLH1有最近的同源关系。表达分析显示BlBLH1在雄花序中的表达量最高;在木质化茎段中的表达量次之;在应拉木诱导过程中,BlBLH1在应拉木中的表达量均显著高于对照。通过酵母双杂交筛选获得结构蛋白、酶、转录因子等47个与BlBLH1互作较强的蛋白;BiFC验证结果表明,BlBLH1与BlKNOX4、BlKNOX9在拟南芥原生质体内存在互作关系。而且,三者在茎段和应拉木的表达趋势基本一致。【结论】可从光皮桦中分离获得BlBLH1基因,生物信息学、表达和蛋白互作分析的结果表明BlBLH1参与光皮桦木材形成过程,且存在与KNOX蛋白的互作关系。

雄性二倍体毛白杨再生体系的构建和遗传转化的研究

【目的】建立雄性二倍体毛白杨再生体系,构建稳定的遗传转化方法,为进一步研究毛白杨基因功能提供试验平台。【方法】以雄性二倍体毛白杨的幼嫩茎段和叶片为外植体,1/2 MS为基本培养基,通过调整6-BA、IAA和TDZ激素浓度进行再生体系筛选;采用农杆菌EHA105介导叶盘法,控制预培养时间、菌液浓度、侵染时间、共培养时间和卡那霉素筛选浓度,进行遗传转化;以幼嫩叶片原生质体为受体细胞,PEG介导转化荧光标记基因EGFP,进行瞬时表达。【结果】雄性二倍体毛白杨再生过程包括继代、芽伸长和生根3个阶段,其培养基组分分别为1/2 MS+0.5 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA+0.005 mg/L TDZ、1/2 MS+0.5 mg/L 6-BA+0.3 mg/L NAA和1/2 MS+0.3 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA,该条件下生根率为96.7%,增殖系数为4.47。遗传转化过程包括预培养、农杆菌侵染、共培养、抗性筛选和生根5个阶段,其中预培养为12 h、农杆菌浓度OD;为0.4、侵染时间为20 min、共培养时间为24 h、卡那霉素(30 mg/L)筛选45 d和抗性苗生根20 d。试验共获得86株抗性植株,其中14株分子鉴定结果为阳性。在40%PEG4000的介导下,EGFP基因瞬间转化效率为50%。【结论】雄性二倍体毛白杨再生周期短、遗传转化稳定,是杨树基础研究的理想材料。本研究拓宽了杨树遗传转化体系,为杨树分子辅助育种提供了新途径。