林业科学

作者：杨雅倩1,傅鹰1,周明兵1,2,*

单位：1. 浙江农林大学 省部共建亚热带森林培育国家重点实验室 杭州 3113002. 浙江省竹资源与高效利用协同创新中心 杭州 311300

关键词：毛竹,细胞分裂素,快速生长,进化系统,表达模式

基金：国家自然科学基金项目(31870656);国家自然科学基金项目(31500542);国家自然科学基金项目(31470615);浙江自然科学基金重点项目(LZ19C160001)

目的: 已有研究表明快速拔节的毛竹笋不同节间组织细胞分裂素分布有差异，这可能是影响毛竹快速生长的主要因素之一。本研究探索不同节间细胞分裂素相关基因的表达特征对毛竹快速生长的影响，为进一步阐明毛竹快速生长机理提供理论基础。方法: 利用拟南芥和水稻基因组数据库及KEGG代谢通路等，初步获得与细胞分裂素代谢通路和信号通路相关的基因。通过NCBI、Pfam和SMART软件在线鉴定，最终得到与细胞分裂素相关基因。将毛竹基因组数据库与所得细胞分裂素相关基因家族Blast比对，获得毛竹细胞分裂素关键基因。通过同源蛋白进化发育系统和基序分布，研究它们间的亲缘关系与进化特点。以快速生长毛竹笋不同节间组织为材料，通过qRT-PCR探究了细胞分裂素相关基因表达特征及其对毛竹快速生长的影响。结果: 植物体内与细胞分裂素相关的基因主要有5大家族：合成基因家族、降解基因家族、受体基因家族、转运基因家族及信号转导因子家族。同源蛋白基序分析发现，拟南芥、水稻、毛竹细胞分裂素相关基因同源蛋白的结构域保守性高度一致，毛竹细胞分裂素相关基因同源蛋白在进化上与水稻关系更近；但有部分同源蛋白结构有种内与种间差异，进化上呈现片段丢失与重复现象，引起同源蛋白功能分化。由qRT-PCR具体分析毛竹不同节间组织细胞分裂素相关基因表达模式，结果显示，合成基因PhIPT1表达量在接近顶端的幼嫩节间略有下降趋势，而PhIPT2在幼嫩节间表达量更高；降解基因PhCKX在顶端幼嫩节间表达量降低；受体基因PhHK表达量在毛竹笋不同节间变化不规律，而转运基因PhHP在顶端幼嫩节间表达量略微增加，信号转导因子PhRR表达量在不同节间有增有减。结论: 对毛竹中的细胞分裂素5大类相关基因同源蛋白研究，发现大部分细胞分裂素相关同源蛋白在结构和生物学功能上都具有较高的保守性，但部分同源蛋白在结构与进化上具有物种特异性。通过对毛竹不同节间细胞分裂素相关基因表达模式研究发现，毛竹形态学上端细胞分裂素含量高于形态学下端，推测其在毛竹快速生长阶段发挥重要生物学功能，调节秆茎伸长生长和变粗。

来源：2019年第12期

《林业科学》期刊编辑部

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