郑唐春[1]2016年在《小黑杨PsnCYCD1;1基因参与细胞分裂及次生生长作用机理研究》文中指出细胞分裂是所有生命体的基本特征之一,在植物生长发育过程中发挥着极其重要的作用。细胞周期和生长调控均取决于一类重要的细胞分裂调控因子——细胞周期蛋白(Cyclin)。植物周期蛋白研究主要集中在拟南芥和烟草中,而针对林木基因研究鲜有报道。由于草本植物与木本植物在基因组规模、次生生长等方面存在巨大差异,因此草本植物周期蛋白的研究结果不能真实反应木本植物周期蛋白的功能与作用。为了揭示木本植物生长发育的分子机制,探究木本植物周期蛋白生物学功能势在必行。本文对杨树D1亚类周期蛋白基因PsnCYCD1;1的表达模式与生物学功能进行了初步研究,阐述杨树细胞分裂与植株生长发育的联系。主要结果如下：(1)通过生物信息学预测、组织特异性表达、外源物质诱导表达、启动子功能验证、亚细胞定位等实验表明,PsnCYCD1;1基因是典型的D类周期蛋白,含有Cyclin-bcx、LxCxE、PEST等保守结构域及大量O-糖基化位点和N-糖基化位点；PsnCYCD1;1具有核定位信号,是细胞核定位蛋白,其主要在分裂能力旺盛的组织中高表达,如叶芽(侧芽)、顶芽、顶部木质部、顶部幼叶、侧根,且受蔗糖和多种植物激素(如NAA、 6-BA. GA3和乙烯)诱导,表明PsnCYCD1;1基因在细胞核中行使功能,响应植物细胞外部生长信号从而参与植物细胞分裂及生长发育。(2) PsnCYCD1;1基因在烟草BY2细胞中能增加处于复制期的细胞数量,暗示PsnCYCD1;1基因能加速细胞复制,促进了G0-G1期转变。虽然PsnCYCD1;1基因能促进细胞分裂,导致小细胞生成,但并不参与细胞膨大阶段的细胞生长。(3) PsnCYCD1;1基因在拟南芥与杨树中过量表达,均能引起转基因植株发生形态学变化。相同点：在宏观结构上,与野生型相比,转基因拟南芥与杨树均呈现出根系长度变短、叶片卷曲、茎干弯曲、生长迟缓、响应细胞分裂素等表型；在微观结构上,转基因植株也均表现出细胞尺寸变小、分化异常等特征。不同点：转基因拟南芥表现出下胚轴变长、下胚轴弯曲、开花延迟、结实率低等表型；而转基因杨树不仅表现出分生组织发育异常、叶绿体分化异常、出现分隔木纤维、木纤维细胞形态改变、细胞壁变厚,而且叶芽及弯曲处两侧次生木质部分化出现异常,导致茎干偏心生长。(4) PsnCYCD1;1基因在拟南芥与杨树中过表达后,会引起内源CYCDs、CDKs、 ICKs、E2F/Rb等基因及维管束发育相关基因转录水平变化。通过酵母双杂交与双分子荧光互补实验筛选出PsnCDKA1、PsnICK3和PsnICK5为PsnCYCD1;1的互作蛋白,说明它们能形成蛋白复合物共同调控细胞周期有序进行。综上所述,本研究在系统研究PsnCYCD1;1基因表达特征基础上,通过观察转基因植物形态学变化与互作蛋白研究,深入分析PsnCYCD1;1基因生物学功能,为植物周期蛋白调控网络补充新内容,为林木遗传改良提供理论依据和相关基因。
曾宪君[2]2014年在《欧洲黑杨（Populus nigra L.）优质核心种质库构建研究》文中研究指明欧洲黑杨（Populus nigra L.）是黑杨派树种的原始种之一，广泛分布于欧亚大陆，中国仅新疆有少量天然分布。欧洲黑杨是世界主栽杨树品种的重要基因供体，欧洲黑杨种质资源收集、保存和评价对我国杨树遗传改良具有重要作用。但因林木树体高大，生长期长，种质资源保存费力、费财、费时。优质核心种质库构建可在保证资源遗传多样性的同时兼顾到优良性状，更高效、经济的实现优质资源的保存和利用。本研究在159份欧洲黑杨种质资源的材性、养分利用率、水分利用率、生长及其育种值等13个性状评价的基础上，采用6种聚类方法、3种抽样方法和5种抽样比例开展欧洲黑杨核心种质库最佳抽样策略研究。结合欧洲黑杨资源13种表型性状评价结果，以表型均值差异百分率、方差差异百分率、极差符合率和变异系数变化率为表型遗传多样性评价参数，以SSR分子标记的Shannon’s信息指数、有效等位基因数和Nei’s遗传多样性系数等指标为遗传多样性评价参数，采用表型选优的抽样方法构建了欧洲黑杨优质核心种质库。本研究的主要目的是探索欧洲黑杨种质资源构建的抽样策略，构建欧洲黑杨优质核心种质库，能有效的保存优质欧洲黑杨种质资源，为今后的杨树杂交育种提供材料，为杨树种质资源收集保存和利用提供理论依据。论文主要研究结果如下：（1）构建欧洲黑杨核心种质最佳的抽样策略是优先抽样法、最长距离聚类法和22.6%的抽样比例，并用此方法构建欧洲黑杨核心种质库。欧洲黑杨核心种质包含了36个欧洲黑杨无性系，占原群体的22.6%。与原群体相比，均值和方差不存在差异，极差符合率和变异系数变化率分为98.65%和98.03%；欧洲黑杨核心种质库的平均有效等位基因数、平均Nei’s遗传多样性系数和平均Shannon’s信息指数分别为6.3676、0.7831和1.9066，与原群体之间没有显着差异，保持了原群体的遗传多样性。（2）采用13种表型选优的抽样方法构建出包含48个欧洲黑杨无性系的优质核心种质库，其构建过程中的表型值评价表明，当抽样群体比例达到21.4%以上即能满足构建核心种质要求，而只有抽样群体比例达到30.2%以上分子遗传多样性才能满足构建核心种质要求。最终，确定的欧洲黑杨优质核心种质库包含有48份种质资源，占原群体的30.2%；与原群体相比，均值和方差不存在差异，极差符合率和变异系数变化率分为97.07%和89.72%；欧洲黑杨优质核心种质库的平均有效等位基因数、平均Nei’s遗传多样性系数和平均Shannon’s信息指数分别为6.3945、0.7843和1.9285，分子遗传多样性评价结果是该优质核心种质保持了原群体的遗传多样性。（3）两个欧洲黑杨核心种质库比较可以看出，在表型评价时，普通核心种质与优质核心种质之间无显着性差异；分子遗传多样性分析比较，两个群体的Nei’s遗传多样性系数均高于原群体；优质核心种质的Shannon’s信息指数略高于普通核心种质，普通核心种质的有效等位基因数略高；总体上两者在分子遗传多样性方面差异不大。欧洲黑杨优质核心种质库不仅保留了欧洲黑杨种质资源的遗传多样性，而且其中的种质在生长、材性等育种重要目标性状方面表现优良，大大提高了后续育种利用的效率、准确性和可预见性。
司冬晶[3]2017年在《盐胁迫下叁倍体小黑杨杂种无性系生理及蛋白质表达差异分析》文中认为小黑杨,因其生长迅速、高抗逆性强,在东北地区被广泛应用。而小黑杨叁倍体是小黑杨和黑小杨杂交的子代,具有适应性广,抗寒性强;生长快,材质好;抗病虫害能力强等特点,但其抗盐能力的强弱研究很少。前人的研究方向主要是对盐胁迫下的小黑杨从形态、生理、生化和分子的角度进行研究,发现了小黑杨的生理和分子机制,但对蛋白质组学的研究很少。而蛋白质作为生命活动的重要的执行者,却被研究的较少。本实验室通过杂交手段获得叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)。叁倍体苗期显示出明显的速生性,但是耐盐碱能力还未进行测定分析。本研究以叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)为材料,对盐胁迫处理条件下植株生长性状、生理指标、叶绿素荧光参数及叶片的蛋白质差异蛋白进行测定分析,具体获得以下结果:1.盐胁迫下不同倍性小黑杨杂种无性系生长指标变异分析以小黑杨四倍体(XY4.1)、叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)及小黑杨二倍体(XY)3个无性系为材料,对其盐胁迫下叶绿素含量、叶含水量、叶鲜重、叶干重、茎含水量、茎鲜重及茎干重进行测定,结果表明随着盐浓度的增加,不同无性系叶绿素含量、叶含水量、叶鲜重、叶干重、茎含水量、茎鲜重及茎干重均呈下降趋势,且随着胁迫时间的延长,也均呈现下降趋势;同时发现盐胁迫浓度75mmol/L是无性系最敏感的的盐胁迫浓度。2.盐胁迫下叁倍体小黑杨杂种无性系(XY3.2)生理指标变异分析以叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)为材料,对其盐胁迫下10个生理指标进行测定,结果表明10个生理指标(电导率、POD、SOD、CAT、可溶性糖、脯氨酸、MDA、可溶性蛋白、活性氧及质膜H~+-ATPase)均呈现先上升后下降的趋势。POD、SOD及H~+-ATPase指标在胁迫12天之前均是上升的,超过12天之后均呈现下降的趋势。而电导率、CAT、可溶性糖、脯氨酸、MDA、可溶性蛋白及活性氧是盐胁迫8天前是上升趋势,超过8天后均出现下降的趋势,所以确定盐胁迫的最最适宜天数为8天。3.盐胁迫对叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)叶片叶绿素荧光参数的影响以叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)为材料,对其盐胁迫下叶绿素荧光参数的测定,结果表明盐胁迫下,叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)叶片的Fm、Φ_(PSⅡ)、ETR的均值变化趋势均呈现下降趋势,而NPQ、qN呈的均值呈现逐渐上升的趋势,qP和Fv/Fm的均值呈现单峰趋势。说明盐胁迫可以抑制叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)叶片PSⅡ原初光能转换效率和PSⅡ潜在活性,增加PSⅡ非辐射能量的耗散,且光合系统对盐胁迫的防卫能力增强。4.盐胁迫下叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)蛋白质差异表达分析以叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)为材料,对其盐胁迫条件下叶片差异表达蛋白质进行分析,共鉴定出86个差异蛋白质,不同时间差异蛋白数量不同,盐胁迫第12天差异蛋白最多,达到32个。应用GO功能注释软件分析上述的蛋白功能,具体分为能量代谢、氧化还原、光合作用、信号转导、运输蛋白、抗性蛋白、生物合成与代谢及未知蛋白等8类:其中能量代谢占19%、氧化还原反应占6.9%、光合作用占26%、信号转导占2%、运输蛋白占3%、抗性蛋白占8%、生物合成与代谢占6%及未知蛋白占23%。从上述分析结果说明,叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)受到盐胁迫后,受到影响最大的是光合作用及能量代谢,其次是氧化还原反应。综上所述,首先确定最敏感的盐胁迫浓度为75mmol/L。再以叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)为材料,对其进行75mmol/LNaCl处理,测定生理指标(叶绿素含量、酶活性、荧光特性)的变化。最后对叶片蛋白质差异表达进行测定,分析盐胁迫条件下叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)的蛋白质表达变化,并研究叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)响应盐胁迫的分子机理和提供蛋白水平上的数据和资料,初步揭示叁倍体小黑杨杂种无性(XY3.2)耐盐的分子机制。
金鑫[4]2017年在《小黑杨（Populus simonii×P.nigra）叶片H_2O_2应答的生理与蛋白质组学分析》文中提出环境因素常常造成氧化损伤的发生,导致植物体内的活性氧(reactive oxygen species,ROS)过量积累。其中,H_2O_2是一种十分重要的ROS分子,它能够对DNA、蛋白质和脂质造成氧化损伤,从而导致细胞死亡。小黑杨(Populus simonii×P.nigra)具有一定的抗逆性,是重要的栽培树种,也是研究林木基因工程的重要模式植物。因此,深入探究小黑杨的抗氧化机制,为提高小黑杨的抗氧化能力和选育优质小黑杨品种都具有重要意义。本研究以生长50~60天的小黑杨组培苗叶片为材料,应用生理学和蛋白质组学方法对小黑杨叶片H_2O_2响应机制进行了研究。结果表明:H_2O_2抑制了小黑杨叶片的光合作用,并破坏了膜结构的完整性,导致丙二醛含量和电解质外渗率不断升高。此外,随着氧化胁迫的发生,小黑杨叶片内渗透保护物质(可溶性糖、脯氨酸和甜菜碱)不断积累,多种抗氧化酶活性和抗氧化剂含量均发生改变,如过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性都明显升高。同时,蛋白质组学结果鉴定得到81种丰度差异蛋白质,其中12种丰度上升,61种丰度下降,8种出现多种丰度变化模式。它们主要为叶绿素结合蛋白,光系统Ⅱ组成蛋白,以及参与电子传递、卡尔文循环、碳和能量代谢、基础代谢、胁迫防御、蛋白质命运、细胞骨架、信号转导和多功能或未知途径相关蛋白。通过整合这些结果,我们发现小黒杨叶片在H_2O_2胁迫应答过程中存在如下机制:(1)通过渗透保护物质的积累来维持渗透平衡;(2)提高ROS清除途径相关酶的活性,高效的清除过量ROS,防止氧化损伤的发生;(3)减少光能的吸收和电子传递,抑制Calvin循环,最终导致小黑杨叶片光合速率下降;(4)抑制糖酵解途径、TCA循环以及部分基础代谢途径;(5)增加热激蛋白和分子伴侣的丰度,保证蛋白质的正确折迭,并稳定膜结构,防止H_2O_2对蛋白质造成变性损伤。这些结果为揭示小黑杨叶片H_2O_2胁迫应答和代谢网络调控机制提供了重要的理论依据。
张翔, 刘野, 曲春浦, 宋长江, 崔帅康[5]2018年在《小黑杨PnGRAS47基因克隆及氮素诱导下的表达模式分析》文中提出GRAS转录因子是一种植物特有且广泛分布的转录因子,参与调控植物生长发育及在植物响应环境胁迫中发挥重要的功能。本研究通过克隆小黑杨(Populus simonii×P.nigra)Pn GRAS47基因序列,分析其基因及蛋白序列的基本特征;通过实时定量PCR技术检测在不同形态和不同浓度的氮素处理下小黑杨Pn GRAS47基因的组织表达模式。研究结果显示:Pn GRAS47基因全长1 528 bp,编码452个氨基酸。Pn GRAS47蛋白分子质量为50 812.19 Da,理论等电点为5.41,为不稳定蛋白,不存在信号肽,有2段跨膜区域。氨态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)处理下,小黑杨Pn GRAS47基因呈现组织特异性表达。0.1和10 mmol·L~(-1) NO_3~--N诱导了Pn GRAS47基因在叶和根中的表达,0.1和10 mmol·L~(-1)的NH_4~+-N处理诱导了Pn GRAS47基因在叶和茎中的表达,但抑制了其在根中表达。因此,小黑杨Pn GRAS47基因受不同氮素的诱导,在不同组织中存在差异,GRAS基因可能在小黑杨对氮素的吸收与利用中发挥作用。
赵慧, 王遂, 姜静, 刘桂丰[6]2016年在《酵母双杂交筛选与小黑杨PsnWRKY70相互作用的蛋白质》文中指出小黑杨PsnWRKY70是能够响应盐胁迫的转录因子。为了进一步探究该转录因子在参与盐胁迫应答途径中与哪些蛋白质之间存在相互作用关系,本研究以140 mmol/L Na Cl溶液处理过的小黑杨叶片为材料,利用热稳定核酸酶(DSN)构建了均一化的pGADT7-DEST酵母双杂交cDNA文库,将PsnWRKY70基因亚克隆至pGBKT7载体,形成BD-WRKY重组质粒,并以之为诱饵蛋白表达载体筛选小黑杨酵母双杂交cDNA文库。经过2轮酵母双杂交筛选以及回转验证试验,初步选出了5种与PsnWRKY70相互作用的蛋白质。对所筛选出的5种蛋白质进行保守结构域分析发现:有2种预测蛋白(HP1和HP2,其中HP1包含ClpP结构域),1种环化酶相关蛋白(CAP1),1种包含RNA识别基序的蛋白(RRM)以及1种泛素样修饰蛋白酶(Ulp1);对CAP1、HP1、RRM、HP2和Ulp1的毛果杨同源基因编码区上游2 000 bp范围内的顺式作用元件进行分析发现:CAP1、HP1、RRM、HP2和Ulp1的毛果杨同源基因上游启动子区均富含能够特异性结合WRKY转录因子的W-box。采用GST-pull down技术验证CAP1、HP1、RRM、HP2、Ulp1蛋白全长与PsnWRKY70转录因子之间是否存在直接的相互作用关系,将等量的His-X(X:CAP1、HP1、RRM、HP2或Ulp1)融合蛋白分别上样于正常谷胱甘肽琼脂糖树脂以及结合了GST或GST-WRKY蛋白的谷胱甘肽琼脂糖树脂中,SDS-PAGE电泳分离互作蛋白,最终Western blot结果显示:在体外状态下,HP1、RRM和Ulp1蛋白能够直接与PsnWRKY70相互作用,而CAP1和HP2则不能直接与PsnWRKY70相互作用。
姜德纯[7]2016年在《额河杨杂交起源和群体遗传组成研究》文中研究指明额尔齐斯河流域是我国杨属物种分布最多的地区之一,分布有欧洲山杨、银白杨、银灰杨、欧洲黑杨、苦杨、额河杨等多个树种和天然杂种,是野生杨属的重要基因资源库,具有独特的生态和遗传学研究价值。本论文重点研究额尔齐斯河流域额河杨的杂交起源与群体遗传组成。促进杂交带形成和维持杂交带稳定的因素是多种多样的,这取决于杂种的起源性质、杂交带的组成成分及其适应性。研究杂交带的起源和群体遗传组成对于理解杂交带的适应性具有重要意义。额河杨是两个高度分化的杨属物种欧洲黑杨和苦杨的天然杂种,主要分布于两个亲本邻域分布区的河谷泛滥平原地区。本研究以额河杨为研究对象,收集了额河杨、欧洲黑杨、苦杨共45个种群的566个个体,共测定一个叶绿体DNA片段、8个核基因位点片段和20个SSR位点。叶绿体DNA数据构建的单倍型谱系关系表明:欧洲黑杨和苦杨两个亲本种分成两大支,额河杨单倍型在两个分支中都有分布。除去PhytoA核基因片段,其余核基因片段等位基因的基因型都没有在两个亲本种中共享。额河杨的核基因片段单倍型分别与欧洲黑杨和苦杨有共享,并且会出现独立于亲本种的单倍型,这可以推测额河杨的两个等位基因可能一个来自欧洲黑杨,一个来自苦杨,而且这些位点的进化速率都比较快。基于核基因片段和SSR位点数据的STRUCTURE分析结果显示,K=2时,额河杨的遗传组份为欧洲黑杨和苦杨的混合组成;K=3时,叁个种聚类成种为主导的叁个类群。种间遗传距离检验结果表明额河杨与亲本的遗传距离小于亲本之间的遗传距离。ABC模型检验结果支持额河杨的杂交起源。额河杨种群主要由杂交F1代组成,部分个体为F2代或与某个亲本的回交。额河杨生境土壤的全氮含量比亲本生境的土壤全氮含量偏低,额河杨与亲本相比对贫瘠土壤适应性较强。本研究结果表明额河杨起源于欧洲黑杨和苦杨的杂交,其种群是典型的F1代个体为主导的杂交带;此外,额河杨生境土壤相对亲本生境土壤更为贫瘠。这些研究结果共同表明额河杨杂交带的形成与维持机制,符合环境依赖性边界杂种优势假说。此外,我们也以额河杨的亲本之一,边缘分布区的欧洲黑杨种群为研究对象,收集了仅分布于我国西部新疆额尔齐斯河流域的10个欧洲黑杨的种群共117个个体,利用SSR标记技术分析它们的遗传多样性和种群分化程度,评估欧洲黑杨是否符合之前的研究假说。本研究结果表明,欧洲黑杨种群的平均观察杂合度Ho为0.337,平均期望杂合度He为0.446,与中央分布区种群相比遗传多样性较低。种群间的遗传分化较低,平均Fst值为0.0745,与中央分布区种群相比相差不大。AMOVA分析结果表明仅有9.2%的分化处于种群间,其他90.8%的分化都处于种群内部。欧洲黑杨种群体现了普遍的远交,只有很低水平的近交,遗传距离和地理距离没有相关性。以下叁种假设能够很好地说明这种结果,首先,欧洲黑杨花粉和种子的风力传播速度快、分布广,这导致了广泛的基因流;第二,欧洲黑杨连续分布区产生有限的局部适应和遗传分化;第叁,可能是由于冰期后扩张产生的奠基者效应导致了这种边缘种群的独特遗传分化式样。本研究为保护欧洲黑杨中国自然种群的多样性提供了理论依据。
黄秦军, 丁明明, 张香华, 苏晓华[8]2007年在《SSR标记与欧洲黑杨材性性状的关联分析》文中指出对引进的92个1年生和65个4年生欧洲黑杨无性系进行材性测定,并结合171个SSR标记进行材性数量性状位点的关联分析。结果表明:1年生和4年生欧洲黑杨的木材基本密度分别为0.3088g.cm-3和0.3552g.cm-3,纤维长分别为601.3μm和649.4μm,纤维宽分别为21.81μm和23.11μm,微纤丝角分别为26.5°和26.1°。4年生欧洲黑杨苯醇抽提物、综纤维素、α纤维素以及木质素含量分别为2.32%、78.62%、41.48%和20.93%。通过SSR标记位点与性状间的关联分析,共获得与1年生材性性状关联的SSR标记位点10个,其中基本密度3个,微纤丝角5个,纤维长2个,纤维宽4个,贡献率6.43%～23.18%;与4年生欧洲黑杨材性性状关联的SSR标记位点8个,其中基本密度、纤维长、木质素各1个,微纤丝角、综纤维素含量和α纤维素含量各2个,贡献率7.41%～28.56%。
曲春浦[9]2013年在《小黑杨种子萌发及后萌发时期的表达谱分析》文中认为小黑杨(Populus simonii×Populus nigra)是杨柳科杨属乔木,是荒山荒地造林绿化的先锋树种,又是着名的抗旱、耐寒、耐瘠薄树种,同时也是北方主推的造林树种。目前,对小黑杨的研究多集中于生态学、造林学和育种学等方面,在小黑杨种子萌发机理方面的研究尚未见报道。大多数开花植物通过有性生殖产生的种子来繁衍后代,种子的萌发是从休眠胚时期到产生一个能够进行光合自养的个体植株的一系列转变过程,从浸种到成苗涉及诸多迅速而复杂的生理生化过程。因为在此阶段最易受到各种伤害,萌发被认为是植物一生中最重要的时期。因此,种子萌发等过程对林木的育苗生产具有重要意义。采用分子生物学手段了解和揭示林木种子萌发过程中基因表达的变化规律及生理学变化特征可以为促进种子萌发、提高种子抗性等研究提供理论依据。对种子萌发过程的分子机理研究一直是种子生物学研究的重要方向之一,而近年来基因组学的出现为解决这些问题提供了一种更方便有效的手段。但是当前种子萌发的基因组学研究主要集中在拟南芥及农作物等少数测序的模式植物和经济作物上,作为重要的木木模式植物的杨树在此方面的研究还缺少相关报道。开展小黑杨种子萌发的数字基因表达谱分析工作,不仅对探讨小黑杨萌发的机理、完善种子生物学研究、解决林木种子萌发难题具有非常重要的意义,而且对于深入理解复杂基因组植物的分子遗传学特征及指导其育种研究也具有重要价值。本研究采用高通量的数字基因表达谱(DGE)技术,测定了干种子期、快速吸水期、缓速吸水期、胚轴伸长期、子叶伸展期、幼苗期等六个时期的表达谱,分别获得了在小黑杨成熟种子中特异/优势表达的基因和小黑杨种了萌发过程不同时期表达变化差异显着的基因,并对这两部分基因进行了分析,结果如下：(1)通过对成熟种子与幼苗表达谱的比较,获得了1789个在小黑杨成熟种子中特异/优势表达的基因。对这1789个基因在丰度、家族数量以及GO富集方面的分析发现这些基因主要参与了脂代谢、转运、氧化还原、ATP合成、己糖合成、高尔基体转运以及转录调控等相关过程。(2)通过对成熟种子、快速吸水期种子、缓速吸水期种-子、胚轴伸长期种子以及子叶伸展期幼苗的表达谱的比较分析,获得了6496个差异表达基因。这些基因按其表达模式可分为12类,主要参与了细胞骨架重建、细胞多糖类代谢、转运、蛋白质降解、氨基酸代谢以及氧化磷酸化等生物学过程。(3)翻译以及氧化磷酸化途径等生物学过程所富集的基因在小黑杨种子萌发的大部分过程中其普遍以较高水平转录。说明这类基因参与了对小黑杨种子萌发过程中大部分阶段的调控作用。(4)细胞多糖代谢相关基因、脂代谢相关基因、光合作用相关基因以及单羧酸代谢类相关基因的mRNA仅在1个或2个时期表达量显着提高,说明这类基因参与了对小黑杨种子萌发过程中个别时期的调控作用。(5)对种子萌发全过程差异基因进行分析,共发现64个显着性富集的Pathway途径,分属于共21种不同的代谢途径,分别富集于不同时期；对相邻时期差异基因富集情况进一步分析表明,这些显着富集的途径与呼吸作用、贮藏物质分解及细胞原料类物质合成以及核酸代谢有关。(6)对种子萌发过程中呼吸强度、蛋白质含量、DNA含量、氨基酸含量以及可溶性多糖含量等的生理指标检测结果分析表明,种子萌发过程中存在着两个种子贮藏物质急速变化期——快速吸水期和胚轴伸长期,同时在这两个时期呼吸速率也显着发生改变。(7)对可能影响呼吸强度、蛋白质含量、DNA含量、氨基酸含量以及可溶性多糖含量等的生理指标的限速酶家族进行分析,结果表明,21个基因贮藏物质分解类限速酶在转录水平上与生理指标变化表现为一定的联系。本研究通过6个时期的DGE分析,结合呼吸速率、可溶性糖及可溶性蛋白等生理指标的变化分析,从转录组学角度系统地揭示了小黑杨种子从萌发到幼苗阶段6个时期各类基因的表达模式,从而为进一步分析各基因家族在种子萌发过程中的作用提供了宝贵的实验依据。本研究中得到了大量参与小黑杨种子萌发过程的基因,这些基因中不仅包含大量已知功能的基因,更重要的是还包括许多未知功能的新基因。这些基因的发现为进一步从遗传学和分子生物学角度揭示小黑杨种子萌发过程的分子机理提供了可靠依据。
朱伟康[10]2016年在《转Bt基因欧洲黑杨组织培养再生体系优化及其TA29-Barnase基因遗传转化》文中提出转Bt基因欧洲黑杨是我国通过基因工程培育出的抗虫杨树新品种。由于受到转基因漂流及其可能引起的潜在生物安全问题的限制,转Bt基因欧洲黑杨种植推广一直进展缓慢。雄性不育基因工程最早应用在制备杂交种中,后来逐渐被人们利用到限控基因飘流中。近年来雄性不育基因工程技术成为解决转基因植物生物安全性问题的一种极具潜力的方法,对进一步推动转基因林木商业化种植具有重要意义。本文以转Bt基因欧洲黑杨叶片为实验材料,研究并优化了转Bt基因欧洲黑杨叶片再生体系,探讨不同条件对转Bt基因欧洲黑杨遗传转化的影响,建立了转Bt基因欧洲黑杨遗传转化体系。农杆菌介导的TA29-Barnase基因遗传转化,旨在减少因基因漂流造成的潜在威胁,使转基因林木更好的应用于生产实践中。主要结果具体如下:1.以1年生转Bt基因欧洲黑杨苗干的水培苗新生嫩枝为外植体,先用75%乙醇灭菌30s,再用0.1%升汞灭菌8min,消毒效果最好,此时污染率最小仅有15.0%,死亡率23.5%;以无菌苗茎段为外植体,通过比较萌发率和增殖系数,筛选出转Bt基因欧洲黑杨最适萌发和增殖培养基为MS+0.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+30 g/L蔗糖+6 g/L琼脂,萌发率为86.7%,增殖系数为3.10。2.以无菌苗叶片为外植体,通过比较叶片不定芽分化率和平均不定芽数,筛选出最适叶片不定芽分化培养基为MS+0.5mg/L 6-BA+0.05mg/L NAA+0.01 mg/L TDZ+30 g/L蔗糖+6 g/L琼脂,不定芽分化率和平均不定芽数分别高达100%和18个;叶片经过暗培养10d后,再转入弱光照下进行培养,有利于叶片不定芽的分化,不定芽再生率高达90%;最适不定芽生根培养基为1/2MS+0.05mg/L NAA+0.2mg/L IBA+20 g/L蔗糖+6 g/L琼脂,生根率高达100%,40 d后,平均根长6.5cm。3.抑菌剂羧苄青霉素Carb浓度为400 mg/L,能有效抑制农杆菌生长,同时对叶片分化影响最小;在叶片分化不定芽中,抗性芽PPT选择压为2.0 mg/L;在不定芽诱导生根中,抗性芽PPT选择压为1.0mg/L;菌液浓度OD600值0.3,侵染时间10 min,共培养时间2 d,为转Bt基因欧洲黑杨遗传转化最佳条件,转化率为18.0%。4.经除草剂PPT筛选,共获得9个抗性芽。经PCR检测,有5株呈阳性反应植株,转化阳性率55.6%,初步证明目的基因已转入转Bt基因欧洲黑杨基因组中。
参考文献：
[1]. 小黑杨PsnCYCD1;1基因参与细胞分裂及次生生长作用机理研究[D]. 郑唐春. 东北林业大学. 2016
[2]. 欧洲黑杨（Populus nigra L.）优质核心种质库构建研究[D]. 曾宪君. 中国林业科学研究院. 2014
[3]. 盐胁迫下叁倍体小黑杨杂种无性系生理及蛋白质表达差异分析[D]. 司冬晶. 东北林业大学. 2017
[4]. 小黑杨（Populus simonii×P.nigra）叶片H_2O_2应答的生理与蛋白质组学分析[D]. 金鑫. 东北林业大学. 2017
[5]. 小黑杨PnGRAS47基因克隆及氮素诱导下的表达模式分析[J]. 张翔, 刘野, 曲春浦, 宋长江, 崔帅康. 植物生理学报. 2018
[6]. 酵母双杂交筛选与小黑杨PsnWRKY70相互作用的蛋白质[J]. 赵慧, 王遂, 姜静, 刘桂丰. 北京林业大学学报. 2016
[7]. 额河杨杂交起源和群体遗传组成研究[D]. 姜德纯. 兰州大学. 2016
[8]. SSR标记与欧洲黑杨材性性状的关联分析[J]. 黄秦军, 丁明明, 张香华, 苏晓华. 林业科学. 2007
[9]. 小黑杨种子萌发及后萌发时期的表达谱分析[D]. 曲春浦. 东北林业大学. 2013
[10]. 转Bt基因欧洲黑杨组织培养再生体系优化及其TA29-Barnase基因遗传转化[D]. 朱伟康. 西北农林科技大学. 2016