《楊樹Aux/IAA轉錄因子對木材發育的調控機制研究》是依託西南大學，由於紅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Aux/IAA轉錄因子對木材發育的調控機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：於紅
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
木材形成是一個受到嚴格調控的複雜生物學過程，為實現通過分子育種技術定向改良木材品質，首先需深入了解木材形成過程的分子機制。已經證明，植物激素如生長素在木材形成層活動及維管組織分化中起著極其重要的作用。Aux/IAA是植物生長素回響的主要轉錄調控蛋白，課題組在前期工作中發現，桉樹IAA4、IAA9A和IAA20蛋白可以抑制擬南芥形成層活動及木纖維細胞發育，但其分子機制尚不清楚。由於桉樹轉基因技術還不成熟，本項目擬在楊樹基因組中篩選參與木材形成的Aux/IAA基因，構建超表達及RNAi抑制載體轉化楊樹，通過組織切片、顯微分析等方法觀察轉基因植株形成層及次生木質部發育受到的影響，同時檢測木質部各組分含量的變化，並利用轉錄組測序、Pull-down等技術分析鑑定其調控的下游靶標基因，搞清Aux/IAA轉錄因子在楊樹木材形成過程中的調控機制，揭示生長素信號調控木材形成的分子機理。
結題摘要
木本植物的次生維管組織決定著木材的產量，如何有效調控次生生長對於林木分子育種具有重要的意義。生長素被認為是決定次生木質部形成最重要的激素信號，但木本植物中生長素調控次生髮育的研究還鮮有報導。在本項目中我們篩選出Aux/IAA3.2作為楊樹參與木質部形成的候選基因。通過轉基因及生化分析，初步弄清了生長素對木材發育的調控機制。主要結果如下： 超表達PtoIAA3.2m的轉基因楊樹的株高、莖直徑等都有明顯下降。莖橫切片甲苯胺藍染色結果顯示，在過表達株系中，木質部發育受到明顯抑制，木質部細胞層數減少，相對面積下降。酵母雙雜交和雙分子螢光互補實驗證明PtoIAA3.2m 和 PtoARF5.1互作。將去掉III / IV 結構域的 ARF5.1Δ過表達載體轉入 PtoIAA3.2m-OE 轉基因植株中，發現PtoARF5.1Δ/PtoIAA3.2m-OE會完全回復PtoIAA3.2m-OE的表型。螢光定量 PCR 結果顯示，在 PtoIAA9m-OE 轉基因株系中，細胞壁合酶基因表達量受到明顯下調，而在PtoARF5.1Δ/PtoIAA3.2m-OE中其表達回復到WT水平。 綜上所述， PtoIAA3.2通過和 PtoARF5.1 相互作用形成蛋白複合體，並調控下游細胞壁合酶基因的表達，從而調控木質部的發育。以上結果將為解釋生長素信號調控木材發育提供理論依據，為木材資源的最佳化奠定分子基礎。
