【摘要】：楊樹是全球人工栽培最廣泛的樹種之一,有非常重要的生態(tài)價值和社會經(jīng)濟意義。新疆楊是銀白楊的一個變種。新疆楊具有生長迅速、適應性強、扦插繁殖容易等特點,是我國北方地區(qū)大規(guī)模栽培的優(yōu)良楊樹樹種,具有極其重要的應用價值。本文解析了新疆楊的基因組,優(yōu)化了新疆楊遺傳轉化體系,實現(xiàn)了新疆楊葉片的瞬時表達分析,及基因敲除;并對新疆楊lncRNA在鹽脅迫中的時空表達模式進行了分析。研究結果對深入研究楊樹的進化以及培育新品種奠定了基礎。優(yōu)化了新疆楊的遺傳轉化體系。結合其它楊樹的遺傳轉化體系,我們優(yōu)化了新疆楊的遺傳轉化體系,其遺傳轉化效率平均能達到23.6%;從愈傷誘導到生根的轉化時間在80天左右。新疆楊葉片瞬時表達實驗結果顯示,以新疆楊的葉片進行瞬時表達,能夠準確體現(xiàn)楊樹等樹木功能基因的亞細胞定位。此外,我們在新疆楊中構建了CRISPR/Cas9介導的基因敲除體系,達到89%的敲除效率。因此,以新疆楊為材料構建的遺傳轉化體系為林木植物遺傳轉化、基因功能以及表達調控研究提供了重要基礎。完成了新疆楊基因組的測序。利用二代和三代測序技術,通過混合組裝的方法,對新疆楊基因組進行組裝,得到一個460Mb大小的新疆楊基因組序列�；蚪M的scaffold N50達到459kb,重復序列的比例為44.61%�；蝾A測分析在新疆楊中共預測了37,901個蛋白編碼基因。比較基因組學分析結果顯示,新疆楊和毛果楊的祖先經(jīng)歷了共同的全基因組加倍,和毛果楊在基因組上具有廣泛的同源性。同時,新疆楊基因組中,生長素以及細胞分裂素合成和運輸相關的基因家族發(fā)生了顯著的擴張,尤其是組蛋白HFO3基因家族的擴張,可能和新疆楊較高的遺傳轉化效率相關;而與楊樹抗病相關的NBS類抗病基因家族,在新疆楊基因組中發(fā)生了顯著的基因收縮,推測可能和新疆楊對多種病原菌的敏感性有關。新疆楊基因組的測序將更有利于林木的分子生物學研究、育種以及不同楊樹之間的比較基因組學分析。開展了新疆楊長鏈非編碼RNA(lncRNA)分析。通過鏈特異性轉錄組的測序,我們在新疆楊中共鑒定了10,531個lncRNA。研究結果顯示lncRNA在表達上具有較高的組織特異性。這些組織特異表達的lncRNA參與了植物的生長調節(jié)和環(huán)境的響應等過程。在鹽脅迫下,約60%的lncRNA發(fā)生了差異表達。我們系統(tǒng)分析了新疆楊lncRNA在不同組織以及不同鹽濃度脅迫下表達模式,發(fā)現(xiàn):1)差異表達的lncRNA具有更高的組織特異性,僅有80個lncRNA在四個組織中都差異表達;2)lncRNA主要是在高濃度的鹽脅迫下發(fā)生了差異表達;3)不同組織中的lncRNA調控不同的靶基因,參與不同的功能,而且對鹽脅迫的響應程度也有很大差異。同時發(fā)現(xiàn)lncRNA能調控很多抗鹽基因,如:和離子運輸相關的HKT1和NHX基因,而且具有很高的組織特異性。這些lncRNA在鹽脅迫下的表達模式,為理解木本植物響應鹽脅迫的分子機制以及培育新抗鹽耐旱林木品種奠定了一定基礎。
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S792.11

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 Xue Liu;Lili Hao;Dayong Li;Lihuang Zhu;Songnian Hu;;Long Non-coding RNAs and Their Biological Roles in Plants[J];Genomics,Proteomics & Bioinformatics;2015年03期

2 ;Pollen development and multi-nucleate microspores of Populus bolleana Lauche[J];Forestry Studies in China;2008年02期

3 王驥;朱木蘭;衛(wèi)志明;;棉花漆酶基因在轉基因新疆楊中的表達及其對木質素合成的影響[J];分子細胞生物學報;2008年01期

本文編號：2771957