《楊樹ARF2因子調控木質素合成的分子機制研究》是依託西南大學，由符勇耀擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：楊樹ARF2因子調控木質素合成的分子機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：符勇耀
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
木質素是植物次生壁中重要的組成成分，如何有效地調控木質素的合成對於林木資源的開放利用具有重要意義。研究表明，生長素在木材發育過程中起著重要作用，但其如何調控木質素合成的分子機制仍不清楚。在擬南芥中研究表明，AtARF2因子參與了維管束髮育，但其具體作用知之甚少。課題組前期在楊樹中發現，PtrARF2基因在次生木質部和韌皮部中特異表達。為搞清PtrARF2因子的功能，本項目首先克隆PtrARF2基因，分析其對生長素的回響情況；利用雷射共聚焦方法確定其亞細胞定位；通過轉基因超量表達和定點敲除技術，搞清PtrARF2因子在木質素合成中的具體作用；結合RNA測序，建立其下游分子調控網路；通過生長素回響元件（AuxRE）分析，利用瞬時共轉化和EMSA實驗，鑑定其靶向的下游PtrMYB或PtrLAC基因，最終闡明PtrARF2因子調控木質素合成的分子機制。
結題摘要
生長素應答因子(ARFs)是調節植物生長素應答基因在各種生物過程中表達的重要調控因子。在楊樹基因組中，共鑑定出39個ARF成員，但其具體功能尚不清楚。在本研究中，6個PtrARF2成員從果楊中分離出來；表達譜分析顯示，PtrARF2.1主要在葉片組織中表達，且外源性生長素處理顯著抑制其表達水平。酵母單雜交和亞細胞定位分析表明，PtrARF2.1不具有轉錄激活活性且在細胞核中特異性表達。通過反向遺傳學方法研究PtrARF2.1在楊樹中被RNA干擾(RNAi)的敲除導致矮稈植株，葉片形狀發生改變，葉片尺寸變小；而過表達PtrARF2.1導致植株高度減少，與野生型相比葉片表型相似。組織學染色顯示PtrARF2.1-RNAi株系葉脈和葉柄中木質素異位沉積。PtrARF2.1-RNAi株系葉中RNA-測序(RNA-Seq)分析顯示，有74個差異表達基因(DEGs)屬於NAC、MYB、ERF和bHLH等12個轉錄因子家族，24個DEGs與木質素生物合成途徑相關。通過PtrARF2.1與PtrMYB92蛋白相互作用分析揭示，PtrARF2.1是通過間接影響PtrMYB92進而調控木質素合成途徑中關鍵酶基因的表達。綜上所述，數據表明PtrARF2.1在楊樹葉片發育過程中起著重要的調控作用，影響楊樹木質素的生物合成。
