平安竹異形節間形成的分子機理

《平安竹異形節間形成的分子機理》是依託南京林業大學，由魏強擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：平安竹異形節間形成的分子機理
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：魏強
• 依託單位：南京林業大學

中文摘要

平安竹是矢竹的穩定變異體，比之於矢竹，其莖稈節間顯著縮短並中下部膨大，似花瓶狀，是珍稀的觀稈竹，但目前對其節間變異機理尚不清楚。本課題組前期通過形態解剖學及轉錄組學的分析初步得出如下結論：赤黴素信號傳導途徑及生長素極性運輸途徑受抑引起下游細胞壁鬆弛蛋白及纖維素合成酶下調錶達，進而導致平安竹節間細胞變短，細胞形態不規則且細胞壁較薄，最終誘發了平安竹異形節間的形成；這兩種激素途徑的異常可能來至於兩個發生了移碼突變的轉錄因子（bhlh及bZip）的功能喪失。 本項目擬在此基礎上，將進一步地利用定量PCR檢測基因表達量；結合相關生理生化方法測定纖維素含量、赤黴素含量及赤黴素信號通路抑制蛋白DELLA含量等；同時利用模式植物體系對相關候選基因進行功能分析；以進一步驗證上述研究結果，並初步明確bhlh、bZip轉錄因子在調控平安竹異形節間形成中的作用。

結題摘要

目前有關竹子變異體的研究接近空白。針對此，本研究利用解剖學、數學建模、生物信息學結合分子生物學等多學科研究方法，對一個矮稈同時節間基部膨大且葉形縮小的矢竹穩定變異體-平安竹進行了系統的分析。研究結果表明：平安竹植株縮小是由於其細胞數目減少及細胞變短所致；而平安竹節間膨大性狀的形成是由於來至於細胞分裂區的細胞，不能完全伸長生長，從而積累在細胞伸長區所致；進一步研究表明細胞壁發育及細胞生長方向異常是導致平安竹節間細胞縮短、膨大且不規則的主要細胞學原因；細胞學觀察顯示平安竹是一個高生長受抑的穩定變異體，其節間細胞的變異最早出現在節間快速生長起始階段；轉錄組分析結合生理生化驗證分析表明，生長素極性運輸及信號傳導途徑受抑，引起其下游功能靶標基因：細胞壁生長、細胞骨架組織、細胞分裂、細胞周期、細胞內囊泡運輸及物質運輸相關途徑基因下調是引起平安竹節間生物量小、細胞短而寬的分子機制。本研究在國內外同行之中率先揭示了平安竹異形節間形成的細胞及其分子機制；並從“突變體”角度揭示了竹筍快速生長、竹纖維生長的關鍵候選調控基因。