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(学者推荐)毛竹笋—竹生长发育的内在机制

编辑:求医网      来源:求医网      生长   基因   发育   表达   细胞

2023-07-30 23:07:09 

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【摘要】 毛竹作为我国最重要的经济竹种之一,具有极高的经济价值、生态价值和文化价值,也是世界上生长最快的树种之一。 其奇特的笋竹生长发育(冬笋-春笋-幼竹求医网报道,本文简称笋竹)一直受到研究者的关注,但对其生长发育的内在机制研究甚少。 。 为此,本研究以竹子基因组数据为参考,对竹笋和竹子快速生长阶段的转录组及特定基因的差异表达进行分析; 根据竹笋和竹子的生长发育过程,分析竹笋不同生长发育阶段和部位内源激素的变化以及竹笋解剖结构的动态变化; 在此基础上,筛选可能参与毛竹快速生长的关键基因,进行系统发育分析,并进一步分析其在竹笋生长发育中的表达模式,并进行基因克隆和分析; 结合转录组、激素含量、解剖结构的动态变化以及基因系统进化和表达分析,全面解析竹笋生长发育的内在机制。 主要研究结果如下:(1)转录组测序分析结果显示,共获得差异表达基因(|(RPKM-HRPKM-CK)|≥2且FDR﹤0.001)10,689个,其中上调基因6,076个-调节和下调基因4,613个 差异表达基因根​​据功能分为细胞代谢、细胞转运、信号转导、抗虫反应等多个类别,分别参与细胞壁代谢等功能类别、碳代谢、氮代谢、信号转导、转录和抗性。

从10689个差异表达基因中生长发育慢宝宝,进一步筛选出可能参与毛竹快速生长的关键候选基因。 这些基因涉及编码转录因子家族、植物激素、细胞周期调控、细胞代谢和形态等。其中,植物激素相关基因1154个,占差异表达基因总数的11%;生长素相关基因169个。相关基因中,激素相关基因占了比较大的比例。 (2)植物内源激素分析表明,吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA3)、玉米素(ZR)、油菜素内酯(BR)、脱落酸(ABA)等5种内源激素浓度呈现整体波动,均其中IAA基本呈单峰曲线变化; GA3呈双峰曲线变化; ZR浓度基本呈单峰曲线变化; BR 大致呈三峰曲线; ABA在各个时期的变化趋势明显不同甚至相反。 初冬笋时处于较高水平,随着生长发育显着下降,随后进入生长高峰期,生长期结束后呈明显上升趋势。 另外,5种激素的比值基本呈单峰曲线变化,均先上升后下降,峰值主要出现在笋高1m和6m时。 相应地,1m笋高时期最早,6m笋高显着伸长期为中间显着伸长期; 促进细胞生长伸长的IAA、GA3、ZR、BR浓度比与抑制细胞生长的ABA浓度比呈显着正相关。

特别指出,同一生长发育时期3个不同生长部位的IAA含量,除冬笋外,顶部IAA含量最高,向下至基部逐渐降低,均具有显着差异。 。 (3)毛竹——不同生长发育阶段竹笋尖的解剖结构分析表明,当笋体至少长到6m高时,笋尖分生组织仍处于旺盛的细胞分裂状态,继续生长、分化、伸长,并表现出生长轴不断伸长、分化为主侧芽,主侧芽再次生长、伸长、分化为次生侧芽,然后向下分化,直到竹笋长到一定高度。 12m。 生长组织共同形成的节间伸长,完成竹笋的生长发育。 同时,在此过程中,笋尖和侧芽的细胞分裂和分化旺盛,各级毛竹的笋尖和侧芽始终处于幼嫩的顶部状态,与其他竹材不同。来自毛竹的嫩芽——竹子不同生长发育阶段三个生长部位中的顶级生长素。 对应最高含量。 (4)转录组分析、酶联免疫分析和组织切片观察结果表明,生长素及其相关基因在竹笋生长发育过程中发挥着重要作用,因此本研究选取了3个在竹笋中差异表达显着的基因。转录组。 生长素相关基因、系统进化、表达模式、基因克隆等研究。 系统发育关系聚类结果表明,拟南芥和水稻相应基因家族中涉及细胞分裂、分化、伸长等的相关基因聚类在一起。

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qRT-PCR表达谱分析结果显示,毛竹不同生长发育阶段,顶部基因表达量均高于基部,且在芽高6m时顶部值达到最大值,大致对应生长素含量的变化; 毛竹——竹子的快速生长期,顶部的表达水平基本维持在较高水平,最高值出现在笋体高9m时,中部的表达水平逐渐下降,碱基的表达水平逐渐升高。 总体而言,基底部分的表达水平变化不大。 当笋体高3-12m时,中部的表达量在同期最高,这与此时毛竹茎中部的快速伸长相一致。 。 PCR扩增和测序结果表明,本研究成功克隆了3个生长素相关基因的CDS全长序列。

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