【摘 要】
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白桦（Betula platyphylla Suk）属于桦木科（Betulaceae）桦木属,落叶乔木。WUS基因作为植物生长信号的主要调节者,对于维持芽尖分生组织中的干细胞生态位、侧基的分化、植物细胞全能性和其他不同的细胞过程是必要的。为进一步研究WUS基因在白桦中的作用,通过生物信息学的方法分析了Bp WUS基因,克隆了Bp WUS基因并构建了Bp WUS-PA7-GFP融合表达载体,通过真空
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白桦（Betula platyphylla Suk）属于桦木科（Betulaceae）桦木属,落叶乔木。WUS基因作为植物生长信号的主要调节者,对于维持芽尖分生组织中的干细胞生态位、侧基的分化、植物细胞全能性和其他不同的细胞过程是必要的。为进一步研究WUS基因在白桦中的作用,通过生物信息学的方法分析了Bp WUS基因,克隆了Bp WUS基因并构建了Bp WUS-PA7-GFP融合表达载体,通过真空渗透的方法成功转入到洋葱表皮细胞中,发现其定位于细胞核。通过同源重组的方法构建了Bp WUS基因的过表达载体,并转入到农杆菌中侵染白桦的合子胚,通过PCR鉴定、q RT-PCR鉴定,成功获得转基因系,并发现了1株叶卷曲的转基因表型。将获得的转基因系q RT-PCR鉴定的表达量较高的3个与野生型送转录组测序,共筛选出273个差异表达基因,其中106个基因上调,167个基因下调,对这些差异基因进行GO、KEGG富集分析,并对差异基因进行q RT-PCR验证。为进一步探究WUS基因在白桦中的分子机制,了解WUS基因在白桦生长发育中的作用提供一定的数据理论支撑。研究结果如下:1.通过生物信息学的方法分析白桦Bp WUS基因,其编码274个氨基酸序列,分子重量为30476.39,理论等电点为6.02,脂肪指数为46.64,疏水性为-0.912,不稳定指数为67.83,属于不稳定蛋白;预测Bp WUS蛋白具有1个HOX结构域,跨膜螺旋预测其跨膜螺旋数为0,因此其并不属于跨膜螺旋蛋白;而且对其亚细胞定位进行预测发现其定位于细胞核。与At WUS进行氨基酸序列比对发现二者均含有一个高度保守的HOX结构域和WUS-box功能结构域,同时构建了Bp WUS的系统发育树。2.提取白桦RNA,克隆Bp WUS基因,通过同源重组的方法构建了Bp WUS-PA7-GFP融合表达载体,通过真空渗透的方法将质粒转入洋葱表皮细胞中,培养1-3天后置于荧光显微镜下观察,进一步验证了其定位于细胞核中。3.通过同源重组的方法构建了白桦Bp WUS基因的过表达载体,并将其转入到农杆菌中,利用农杆菌介导的遗传转化侵染白桦的合子胚,经过潮霉素筛选,并通过PCR、q RT-PCR鉴定获得了4个转基因系。观察了转基因芽发育过程,发现了子叶胚时期,对转基因系与野生型表型进行了比较,另外还发现了1株叶卷曲的转基因植株。4.对转基因系进行转录组测序,共筛选出273个差异表达基因,其中106个基因上调,167个基因下调,并对差异基因进行GO功能富集分析和KEGG富集分析。同时发现影响叶片发育的乙烯回应因子表达上调,还发现参与乙烯合成的锌指蛋白表达下调,通过q RT-PCR对乙烯回应因子及锌指蛋白等10个差异基因进行验证,结果发现与RNAseq结果基本一致。这些研究结果将进一步为探究WUS基因在白桦中的调节作用奠定一定的基础。
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