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生长调节因子(GROWTH-REGULATING FACTOR,GRF)对植物的生长发育具有重要的调控作用。大多数GRF是miR396的靶基因,miR396-GRF通路被认为是器官大小控制的两条主要途径之一。目前,GRF的功能研究主要集中在拟南芥、水稻和玉米等草本植物中,而具有连年生长及碳分配特性的木本植物研究很少。因此了解GRF在木本植物器官发育中的作用有重要的理论和实际应用价值。本研究对木本模式植物杨树中GRF基因家族成员的进化关系、表达模式等进行了系统的分析,并采用转基因技术分析了其在杨树叶片、维管组织发育及不定根的形成中的作用,以期为揭示GRF基因家族在木本植物发育中的功能机理提供线索,为遗传改良提供理论指导和技术支撑。通过全基因组分析,在毛果杨基因组中鉴定得到19个GRF蛋白的编码序列。系统进化分析和基因结构分析表明,19个PtGRF可分为六个组,每个组基因结构和蛋白结构都非常保守。瞬时表达分析表明,PtGRFs定位于细胞核。除PtGRF12b基因外,其他18个PtGRF基因的表达均受miR396调控。组织表达分析表明,大多数PtGRF基因在杨树叶、茎、根和维管形成层都有表达,而PtGRF1/2d是所有Pt GRF中表达量最高的基因,提示其在杨树生长发育中可能发挥重要作用。选择PtGRF1/2d基因深入研究GRF基因对杨树生长发育的调控。克隆了银腺杨(Populus alba×P.glandulosa)PtGRF1/2d启动子,创制了PPtGRF1/2d::GUS转基因材料。分析显示,PtGRF1/2d在叶、茎和根中都有表达,尤其在幼嫩的叶和茎中高表达,根部的表达则主要集中在中柱鞘和根尖位置。瞬时表达分析显示,Pt GRF1/2d基因的表达受mi R396调控。另外,酵母双杂交实验表明PtGRF1/2d分别与Pt GIF1.1和PtGIF1.2互作。对Pt GRF1/2d基因mi R396靶位点核苷酸进行同义突变,创制了mPtGRF1/2d和mPtGRF1/2d-GFP过表达杨树及PtGRF1/2d-SRDX显性抑制杨树。Pt GRF1/2d过表达杨树表现出植株矮小、叶片增大、木质部加厚、形成层区域减少、不定根发生延迟、不定根数目和长度减少等一系列表型,PtGRF1/2d-SRDX显性抑制杨树表型则相反。定量分析显示,PtGRF1/2d通过促进细胞扩展标记基因的表达正调控叶片发育;通过抑制与不定根发育相关的PtSCR、PtAIL9、PtBBM2、PtPLT1.2和PtWOX11b基因的表达负调控不定根发育。茎横向切片则表明PtGRF1/2d能促进木质部发育。本文对杨树GRF基因家族进行全基因组的系统分析,揭示了PtGRFs的组织表达模式及顶端分生组织、根尖分生组织和形成层发育过程中的动态表达变化,为进一步研究PtGRFs调控木本植物生长发育的机制提供了线索。进一步揭示了PtGRF1/2d通过促进细胞扩展促进叶片发育,可能通过加快形成层分化促进木质部发育,通过负调控不定根发育相关调控因子的表达抑制不定根的发生、发育。这些结果为深入研究GRF基因在杨树生长发育中的功能提供了基础,也为其作为靶基因进行木本植物的改良提供了依据。