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GH3基因是一类重要的生长素原初反应基因,具有调节植物内源吲哚-3-乙酸(Indole-3-acetic acid,IAA)动态平衡的功能。拟南芥的研究发现GH3基因功能具有多样性,包括调控胚轴和根的发育、参与植物的防卫反应和光信号途径等,而其在木本植物中的功能尚不清楚。本研究以白桦为试材,克隆BpGH3.5基因,通过转基因的方法获得BpGH3.5过表达及抑制表达白桦,进一步对转基因株系进行表型观察、内源IAA含量的测定以及RNA-seq分析,为揭示BpGH3.5基因在白桦生长发育中的作用提供参考。研究结果如下:(1)从白桦中克隆得到一条GH3-like基因序列,多序列比较分析发现该序列与蓖麻的GH3.5序列同源性最高,因此将其命名为BpGH3.5。系统进化分析结果显示:BpGH3.5蛋白与拟南芥的GH3.10和GH3.11蛋白在进化关系上较为接近,属于第一个亚家族。(2)利用荧光定量PCR技术对该基因的表达模式分析,发现BpGH3.5基因在白桦叶片中的表达量最高,在根和茎中表达量较低;白桦根中BpGH3.5的表达可被IAA、ABA、BAP、MeJA、SA、ABA、盐、干旱和冷快速诱导。(3)克隆获得BpGH3.5基因上游1275 bp的启动子序列,顺式作用元件分析表明,该序列含有大量植物激素相关的结合位点。构建融合载体pGH3.5-GUS,进行白桦幼苗的瞬时侵染,结果发现了叶以及叶片中GUS活性显著,此外在种了萌发后的胚轴中GUS活性显著,而在根和茎中GUS活性不明显。(4)构建BpGH3.5过表达和抑制表达载体,利用农杆菌介导法进行白桦的遗传转化,通过分子检测确定外源BpGH3.5成功的整合到白桦基因组上并表达。(5)对组培苗的表型观察发现:与非转基因对照(NT)相比,BpGH3.5过表达和抑制表达白桦均具有短的初生根和侧根,而地上部分的生长没有明显差别;BpGH3.5转基因白桦的根毛比对照株系更丰富。(6)采用石蜡切片技术观察BpGH3.5转基因及对照白桦根尖结构,结果显示,与NT相比,BpGH3.5转基因白桦根尖分生区的范围变小,皮层细胞数目变少。(7)采用Illumina测序技术对BpGH3.5转基因及对照白桦进行RNA-Seq分析,结果显示,与NT相比,在BpGH3.5过量表达和BpGH3.5抑制表达株系中有3320个和5212个Unigene差异表达;其中与细胞的生长增殖相关的基因以及与IAA合成及信号途径相关基因下调表达。(8)利用液相色谱串联质谱检方法测植物内源IAA的含量,结果显示BpGH3.5转基因白桦根中内源IAA的含量明显低于对照。