转录因子CmHAT1调控板栗体细胞胚胎发育的功能研究

【目的】体细胞胚胎发生是板栗有效的离体再生方法。然而,目前板栗体细胞胚胎由于发育慢、再生效率低等问题,制约了板栗体细胞胚胎的再生进程,难以在后续基因功能验证和新种质创制过程中发挥作用。本文旨在通过研究HDZIPⅡ基因家族成员CmHAT1在板栗体细胞胚胎发育过程中的作用,进一步加速板栗体细胞胚胎的发育进程。【方法】利用生物信息学的方法鉴定了板栗HD-ZIPⅡ基因家族成员,并分析了该家族成员在板栗体细胞胚胎不同发育时期的表达情况,筛选调控体细胞胚胎发育的关键候选基因CmHAT。进一步通过烟草亚细胞定位实验、荧光定量和遗传转化方法,研究关键基因CmHAT的亚细胞定位和基因功能。【结果】(1)板栗HD-ZIPⅡ基因家族有7个成员,大部分CmHD-ZIPⅡ成员在板栗体细胞胚胎发育时期均有表达,其中CmHAT1在愈伤组织时期表达较低,在球形胚时期表达上调,心形胚时期表达最高,而在子叶形胚时期表达下调,因此筛选出CmHAT1作为调控体细胞胚胎发育的关键候选基因。(2)CmHAT1定位在细胞核;与转化空载体相比,过表达CmHAT1使体细胞胚胎数量显著减少,体细胞胚胎体积显著增大,而沉默CmHAT1后体细胞胚胎的表型没有显著性差异。【结论】在同等质量的愈伤诱导体细胞胚胎的情况下,过表达CmHAT1后可以调控板栗体细胞胚胎的数量和体积,影响体细胞胚胎的发育。本研究为进一步优化板栗再生体系和遗传转化体系奠定了基础,为利用体细胞胚胎系统创制板栗新种质提供了科学依据。

板栗外生菌根细胞结构及其细胞壁组分的变化

【目的】通过对板栗外生菌根发育进程的观察,并标记细胞壁相关成分,为菌根形成的机制提供试验证据。【方法】收集板栗田间菌根、田间非菌根和组培根为试材,采用石蜡切片法观察板栗根系结构,特异性荧光染料Calcofluor White Stain、苯胺蓝标记植物细胞壁的纤维素和胼胝质。【结果】板栗田间菌根的菌套致密且加厚,外皮层细胞间隙具有哈蒂氏网,外皮层细胞径向伸长、横向缩短。标记根系细胞壁发现,田间菌根外皮层细胞纤维素含量比田间非菌根显著增加了43.4%。田间非菌根中柱细胞的胼胝质含量是组培根的1.95倍,田间菌根中柱细胞胼胝质含量比田间非菌根显著降低了21.6%。【结论】板栗外生菌根形成后,外皮层细胞间隙哈蒂氏网明显,且外皮层细胞纤维素含量显著增加,中柱细胞的胼胝质含量显著下降。

基于荧光原位杂交的‘燕山红栗’核型分析

板栗染色体核型分析是开展育种工作的基础。为明确板栗染色体形态结构特征,本研究以‘燕山红栗’为试验材料,采用体细胞染色体常规制片法及荧光原位杂交法,对其染色体进行核型检测及分析。结果表明:板栗染色体数为2n=24,核型公式为2n=2x=24=2M(sat)+18m+4sm,染色体组总长度为13.04滋m,其中长臂总长为7.31滋m,核型不对称系数为52.06%,核型相对对称。精准的染色体核型分析为板栗种质资源利用和新品种选育提供了细胞学基础。