miR319靶TCPs基因突变和超表达对矮牵牛植株再生的影响及再生相关基因表达分析

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矮牵牛(Petunia hybrida),茄科碧冬茄属,花色丰富,株型多样,再生能力强,作为模式植物应用广泛。miR319是第一个利用正向遗传突变筛选方法发现的植物miRNA,在植物生长发育中发挥重要作用。miR319主要靶向作用于TCP转录因子基因家族ClassⅡ亚家族的CIN类基因,通过抑制它们的功能发挥作用。植物离体培养是观赏植物规模化繁殖的重要手段也是植物遗传转化、基因工程改良和分子生物学研究的基础。我们在利用叶盘法进行矮牵牛遗传转化时发现,使用35S:MIR319载体比用其它载体进行转化再生转基因植株更容易,因此,我们推测miR319可能通过抑制其靶TCPs基因的表达,调控矮牵牛叶片外植体再生能力。本论文对miR319超量表达植株、miR319靶TCPs基因单突变体和三突变体植株以及PhTCP6基因超量表达植株在不同培养基条件下的再生差异,以及细胞分裂素处理条件下相关基因的表达量进行分析,得到研究结果如下:1.miR319超量表达、miR319靶TCPs基因单基因突变和三基因突变促进不定芽再生对4个miR319靶TCPs基因PhTCP5、PhTCP6、PhTCP9、PhTCP10单基因突变体进行再生,除tcp10外,其余3个突变体再生不定芽能力增强。tcp5tcp6tcp10植株再生不定芽能力也得到提高,并且与单基因突变体相比,其再生能力更强。2.PhTCP6基因超量表达抑制不定芽再生利用地塞米松诱导糖皮质激素受体融合系统构建PhTCP6基因植物表达载体,农杆菌转化得到转基因植株,鉴定正确后观测其再生能力。结果表明,在培养基中添加地塞米松的条件下,PhTCP6-GR转基因植株表现出对不定芽的抑制作用,抑制率达到100%。3.再生过程中适宜内参基因的筛选为了在组培条件下更好地检测基因的表达,根据转录组测序结果选择稳定性较高的8个基因作为备选内参基因。通过q RT-PCR获得这些基因在不同的非生物胁迫处理条件和不同激素处理条件下的表达量,利用内参基因分析软件进行结果分析,得到再生过程中最适宜的内参基因为ACTIN基因。4.细胞分裂素处理条件下再生相关基因表达分析野生型矮牵牛MD在MS+0.5μmol/L 6-BA条件下处理0、1、3、6、10和15 d,观测4个miR319靶TCP基因表达量变化。PhTCP5和PhTCP10表达量变化趋势为先增加后减少,PhTCP6基因表达量缓慢下降,在处理3d时出现显著下降,之后其表达量缓慢上升,PhTCP9基因表达量无显著变化。在这个过程中,PhTCP10表达量始终保持最低;6-BA处理后,PhTCP5表达量为最高;其余2个基因表达量中等。将MD和tcp5tcp6tcp10在MS+0.5μmol/L 6-BA条件下处理0、1、3、6和10d,观测3个再生相关基因以及9个A类RR类受体蛋白基因的表达量变化。3个再生相关基因表达量均显著上升。NAM和STM在处理10d时表达量开始显著增加,并且在tcp5tcp6tcp10植株中的表达量高于MD中表达量;WUS在处理3d时表达量开始显著增加,之后表达量持续上升,在tcp5tcp6tcp10植株中的表达量显著低于MD中表达量。9个A类RR类基因在6-BA处理后表达量均升高;在MD和tcp5tcp6tcp10中,表达量差异显著的基因有包括Ph RR1、Ph RR2、Ph RR3在内的5个基因,说明TCPs基因突变可能是通过对细胞分裂素信号传导途径产生影响,进而促进不定芽再生。
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