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Gpc-1(Grain protein content)(NAM-A1、NAM-B1、NAM-D1)及Gpc-2(NAM-B2、NAM-D2)是植物所特有的NAM(No apical meristem)转录因子家族的成员。前人对NAM-B1及其同源基因(NAM-A1、NAM-B2、NAM-D1、NAM-D2)的研究表明这些基因的大量表达能促进小麦(Triticum aestivum L.)及其近缘属中营养组织的衰老及其中矿物元素向籽粒的转运,因此对小麦营养品质的改良具有重要的潜力。目前对Gpc-1及Gpc-2已开展了大量的研究工作。不仅研究了部分Gpc-1及Gpc-2基因的功能,同时还对其可能参与的调控路径进行了初步的探索。尽管如此,对Gpc-1与Gpc-2协调衰老及物质转运的方式及与其具有直接作用的基因还知之甚少。对这些基因的挖掘无疑将有助于对Gpc-1及Gpc-2调控方式的抽丝剥茧,使它们能在小麦营养品质的育种中得到有效地利用。本文通过同源克隆及序列分析确定了中国春中Gpc-1与Gpc-2的组成及核酸序列特征,并利用酵母单杂交技术分析了各基因的转录活性;运用ge Norm Plus、Best Keeper及Normfinder对9个内参候选基因在灌浆期9个不同组织中的表达稳定性进行了评估;采用实时定量PCR(q RT-PCR)技术及筛选的最佳多内参基因,对相同时期Gpc-1及Gpc-2在不同组织中的表达进行了测定;同时利用m RNA原位杂交技术观察它们在花后旗叶、穗下节及籽粒中的组织表达特异性;最后运用illumina Hi Seq 2500测序平台和生物信息学分析了灌浆期小麦中国春旗叶转录组的差异及衰老相关基因的表达;结合前人的研究结果,对与部分NAM基因可能具有直接作用的基因进行初略地筛选。主要研究结果如下:1.从中国春中克隆到Ta NAM-A1、Ta NAM-B2、Ta NAM-D1、Ta NAM-D2及野生型Ta NAM-B1。5条NAM基因均包含NARD(NAC respression domain)转录抑制结构域,但酵母单杂交结果显示这5个基因为转录激活因子;2.不同软件及样本组中筛选出的最佳单、多内参基因存在不同程度的差异。经评估后表明Ta27922可以作为适合的单内参基因用于小麦灌浆期各组织的定量分析;多内参较单内参具有更高的稳定性,特别是ge Norm Plus针对不同组织所筛选出的多内参组合;3.q RT-PCR结果显示不同基因及组织间的表达动态存在异同。花前,Ta NAM-A1、Ta NAM-B1、Ta NAM-B2和Ta NAM-D2在所有组织中均有表达(除根外)。Ta NAM-D1仅从花后开始表达,且其丰度不断增加至采样后期。该趋势反映Ta NAM-D1与籽粒的发育、营养组织的衰老及物质转运间具有密切的联系。Ta NAM-B2的丰度从15DAA起在多数组织中迅速降低,这也印证了前人关于该基因与衰老相关性不明显的结论;4.m RNA原位杂交结果显示,5个NAM基因具有相同的组织表达特异性。除种皮、果皮和叶表皮细胞外均普遍地存在于其它细胞类型中。Gpc-1及Gpc-2在籽粒中的表达具有不均一性,富集于参与物质转运的主要组织中。并且其分布与部分矿物元素(包括Fe、Zn)的分布一致。另外,这些基因同时存在于发生及不发生细胞程序性死亡(PCD)的细胞中,说明Gpc-1和Gpc-2与籽粒的PCD无关,而与其中物质的转运存在潜在的调控关系。5.对花后30天内4个采样点的旗叶转录组进行分析,4887个转录本具有显著的差异表达。比较不同时期DEGs富集的GO注释及代谢通路,发现该采样期内旗叶的代谢在分子水平上主要分为三个阶段。超过90%的DEGs在0-15DAA的表达差异不显著,15DAA起多种物质代谢相关基因的表达变化活跃,该变化与籽粒发育的物质需求趋势一致。采样期内旗叶发生了衰老。与光合相关的功能及结构编码DEGs从15DAA起富集,且下调基因数量逐渐增加。比较Rubisco、叶绿素代谢及其他光合作用功能组分编码DEGs的表达与花后净光合速率的变化动态,表明Rubisco的含量下降并不是导致花后旗叶光合能力下降的主要因素。6.1780个DEGs为已知衰老相关基因的同源基因。除物质代谢外,这些基因可能主要参与转录及氧化还原调控、物质转运及植物激素的信号传递。NAC是花后30天内表达变化活跃且数量最多的一类TFs。其中,NAM-A1、NAM-B2及NAM-D1为DEGs。虽然其表达动态与q RT-PCR及前人研究结果基本一致,但并未反映出这些基因与早期衰老间明显的相关性。126个与CTK、IAA、ET、BR、ABA、JA及SA合成、信号传递及响应相关的基因为DEGs。部分DEGs同时与多种植物激素有关,且各信号传递途径中DEGs的表达并不存在明显的相关性,这说明花后激素间具有复杂的相互作用。7.结合前人研究的结果,对Ta NAM-A1、Ta NAM-B2、Ta NAM-D1和Ta NAM-D2调控的部分基因再次进行筛选。除多种转录因子外,与Ta NAM-A1协同表达的基因还参与多种金属元素(Fe、Zn、K)的转运。Ta NAM-B2,Ta NAM-D1和Ta NAM-D2共同调控的协同表达基因功能组成较为复杂,但仍包括多个与衰老及物质运输相关的基因。