懷山藥微型塊莖誘導形成的分子機理研究

《懷山藥微型塊莖誘導形成的分子機理研究》是依託河南師範大學，由李明軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：懷山藥微型塊莖誘導形成的分子機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李明軍
• 依託單位：河南師範大學

項目摘要

懷山藥是我國著名的四大懷藥之一，其微型塊莖誘導形成機理的研究對於調控微型塊莖形成以及栽培套用具有重要意義。本項目擬在已建立微型塊莖誘導形成技術體系的基礎上，研究微型塊莖誘導形成過程中的形態、生理生化指標變化和規律；利用轉錄組學、蛋白質組學、高通量測序等最新的分子生物學技術研究懷山藥微型塊莖誘導形成過程的不同時期功能基因和蛋白質表達差異，找到與微型塊莖誘導形成相關的候選基因；通過RACE技術獲得候選基因的cDNA全長，通過農桿菌介導轉化非誘導試管苗驗證所得到的基因對微型塊莖形成的作用，從而從分子角度闡明懷山藥微型塊莖誘導形成的機制；並從克隆的候選基因中有望獲得與微型塊莖形成發育相關的新基因。

結題摘要

懷山藥是我國著名的“四大懷藥”之一，其微型塊莖誘導形成機理的研究對於調控微型塊莖形成、生產以及套用具有重要意義。 本項目主要研究內容包括微型塊莖形成技術體系的建立、微型塊莖形成中形態解剖與生理生化變化規律、轉錄組學、蛋白質組學、候選基因的克隆、遺傳轉化體系的建立與候選基因功能的驗證等方面。通過研究，建立了懷山藥微型塊莖誘導形成的一步誘導和三步循環誘導技術體系，系統研究了微型塊莖形成過程中形態、解剖、生理生化、內源激素的變化規律，探明了蔗糖、澱粉、IAA、ABA、ZR等與微型塊莖形成的關係；研究了常用內參基因的表達量變化，篩選出了微型塊莖形成不同時期適合的內參基因；通過轉錄組學和蛋白質組學研究，在微型塊莖形成過程中共獲得71,739個unigene和3081種蛋白質，對其進行了GO、KOG、KEGG pathway分類和功能注釋，發現了大量的具有特定功能的基因和蛋白質，如與生長相關的基因有103個、與碳水化合物轉運和代謝相關的基因有496個等，其中與微型塊莖形成相關的差異表達基因有9576個、差異表達蛋白有1036個；從其中的39個表達顯著的差異基因中篩選出了2個具有自主智慧財產權的可能與微型塊莖形成相關的鋅指蛋白基因（DOBBX6、DOBBX17）為候選基因，對其進行了克隆、測序、結構分析和定位等系列研究，構建了過表達載體和沉默載體，通過農桿菌介導建立了微型塊莖薄片遺傳轉化體系，經過GUS組織化學和PCR檢測獲得了轉基因植株，通過轉基因植株與非轉基因植株形成微型塊莖的比較進一步驗證候選基因的功能。 本研究建立的一步誘導法為微型塊莖誘導形成機理的研究提供了理想模型，三步循環誘導法為微型塊莖的生產套用奠定了技術基礎；探明的微型塊莖形成的生理生化規律，為微型塊莖形成的調控奠定了理論基礎；轉錄組學和蛋白質組學獲得的大量差異表達基因和差異蛋白信息為深入研究微型塊莖的形成提供了重要的分子數據；遺傳轉化體系的建立，為候選基因的功能驗證和通過基因工程培育懷山藥新品種奠定了技術基礎。