论文部分内容阅读
慈竹（Bambusa emeiensis）是我国西南地区栽培最普遍的竹种之一,其纤维含量较高,是良好的造纸材料。CesA是合成纤维素的关键基因,不仅与纤维素含量相关,也与植物生长发育相关。但有关慈竹Be CesA基因对慈竹生长发育及纤维素含量影响的研究还未见报道,鉴于此,本研究以慈竹笋为材料,克隆获得2条调控纤维素生物合成的BeCesAs基因,对其进行生物信息学分析、表达模式分析和遗传转化研究,为通过基因工程手段改良慈竹提供理论和实践依据。主要研究结果如下:1.在实验室已经得到4条BeCesAs基因全长序列（BeCesA1、BeCesA2、BeCesA7和BeCesA8）的基础上,克隆获得2条慈竹BeCesAs基因序列,分别命名为BeCesA3和BeCesA4,其编码序列长度分别为3282bp和2949bp,分别编码1093和982个氨基酸残基。GenBank注册号分别为KX424591和KX424592。2.生物信息学分析结果表明,BeCesA1、BeCesA2、BeCesA3、BeCesA4、BeCesA7和BeCesA8分别与OsCesA1、BoCesA3、OsCesA3、OsCesA4、OsCesA7和BoCesA4的亲缘关系最近。六条慈竹BeCesA1,2,3,4,7,8蛋白序列拥有所有CesA蛋白及糖转运蛋白都具有的4个保守基序（D,DxD,D,Q/RxxRW）,一段植物CesA高度保守区域（P-CR）,两个高度可变区域（VR1和VR2）,一段酸性氨基酸富集区域（ARR）。3.组织表达模式分析结果表明,BeCesA1,3在未展开叶和30cm笋中表达量较高,在展开叶和100cm笋中表达量较低;BeCesA4,7与BeCesA1,3的表达模式相反。进一步测定30cm、50cm和170cm笋中BeCesA1,3,4,7基因的相对表达水平发现,随着慈竹笋高度增加,BeCesA1,3基因的相对表达水平逐渐下调,而BeCesA4,7基因的表达趋势与BeCes A1,3基因完全相反。4.对慈竹实生植株进行GA3和DMZ诱导处理。结果表明,在未展开叶中,GA3和DMZ都能促进BeCesA3,4的表达,而在展开叶中,GA3会促进BeCesA3表达,而抑制BeCesA4表达。GA3通过促进细胞伸长使得慈竹侧枝节间伸长,而DMZ通过促进细胞分裂使得节间伸长。但两者对慈竹纤维素含量的影响却不同,GA3处理后慈竹茎秆中纤维素含量增加,展开叶中含量降低;DMZ处理后慈竹茎秆及叶片中纤维素含量都降低。进一步研究发现,慈竹NAC29/31、MYB61与BeCesA的表达呈极显著正相关关系。5.构建了BeCesA3,4基因的植物过表达载体pCAMBIA1303-N-BeCesA3,4,并用农杆菌介导重组质粒pCAMBIA1303-N-BeCesA4遗传转化毛白杨,得到9株转基因阳性植株,其中只有7株转基因阳性植株的BeCesA4表达量较高,其株高、叶片长度和叶片宽度均显著高于对照,但叶片纤维素含量显著低于对照。