林业科学

作者：宋成硕1,2,Lim Kean-Jin1,2,林二培1,2,黄华宏1,2,*

单位：1. 全省林木育种重点实验室　浙江农林大学　杭州 3113002. 浙江省植物种质资源保育与利用国际科技合作基地　浙江农林大学　杭州 311300

关键词：杉木,心材形成,过渡区,双功能核酸酶BFN

基金：国家自然科学基金项目(32271919)；浙江省农业新品种选育项目(2021C02070-8)。

目的: 鉴定杉木双功能核酸酶基因家族，分析其蛋白序列结构特点和组织表达特征，筛选可作为杉木心边材过渡区的分子标记基因，为进一步研究杉木心材形成机制奠定基础，并为其他心材树种过渡区的鉴定研究提供参考。方法: 利用生物信息学方法对ClBFN家族进行鉴定，进行蛋白理化性质、亚细胞定位、序列特征及系统发育分析。分析ClBFN在不同组织中的表达特点，初步筛选过渡区标记基因。提取杉木木芯不同年轮的RNA，通过半定量PCR进一步筛选过渡区标记基因，并用荧光定量PCR验证。利用DAPI染色观察木芯过渡区及边材射线薄壁细胞核的解剖特征。结果: 鉴定出4个ClBFNs基因，蛋白分子质量为31.95~34.88 kDa。所有ClBFNs氨基酸序列中都含有S1-P1 nuclease结构域且均属于酸性蛋白，ClBFN1和PsBFN、PaBFN4、PtabBFN3、PtaeBFN3聚类于同一进化枝，ClBFN2、ClBFN3、ClBFN4和PtabBFN1、PtaeBFN2聚类为同一进化枝。半定量和定量PCR结果显示，ClBFN2仅在根中表达；ClBFN1在根和木质部中的表达量较高，在嫩叶、成熟叶以及皮中较低；ClBFN3在根、嫩叶、成熟叶中优势表达，在木质部中表达量较低，皮中最低；ClBFN4在皮和木质部中的表达量低于嫩叶和成熟叶，在成熟叶中最高。不同年轮表达分析，发现仅ClBFN1在木芯过渡区呈现规律性表达。木芯径切面解剖分析表明，杉木射线薄壁细胞核长宽比从边材到过渡区呈下降趋势，且过渡区射线薄壁细胞的细胞核皱缩呈圆形，符合细胞程序性死亡特征，因此将ClBFN1基因作为杉木心边材过渡区的标记基因。结论: 杉木BFN基因家族有4个成员，其蛋白序列结构域保守；在心材形成过程中，该家族成员ClBFN1参与细胞程序性死亡，在心边材过渡区响应表达，可作为杉木心边材过渡区的分子标记基因。

来源：2025年第10期

《林业科学》期刊编辑部

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