转录组学对转基因杨树表型变化的代谢调控机制解析

• Published in: 西北植物学报 Vol. 42; no. 5; pp. 751 - 759
• Main Authors: 和成成, 吴照群, 许楠, 张秀省, 杜鑫, 杨海灵
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 北京林业大学生物科学与技术学院,北京100083 2022
• Subjects: 生理指标; 杨树; 转录组; D型细胞周期蛋白
• ISSN: 1000-4025
• DOI: 10.7606/j.issn.1000-4025.2022.05.0751

Q786%Q789%S792.11; D型细胞周期蛋白(D-type cyclin)调控着细胞周期G1/S的转变,在植物生长发育过程中发挥重要作用.转基因杨树PtoCYCD2;1(OE-PtoCYCD2;1)植株出现明显的表型变化,株高降低,茎粗变细且叶片发生卷曲.该研究以转基因杨树OE-PtoCYCD2;1为研究材料,通过转录组学测序和生理指标变化并结合植株表型特征分析PtoCYCD2;1在植物生长发育中的功能,为研究木本植物D型细胞周期蛋白功能提供理论基础.结果表明:(1)在OE-PtoCYCD2;1中共鉴定得到1 269个差异表达基因,其中有700个上调表达,569个下调表达.分析发现,有26个属于AP2/ERF转录因子的基因上调表达;有8个下调的差异表达基因富集在木质部合成通路中;在碳代谢通路中共富集27个下调差异表达基因,其中有8个基因富集到卡尔文循环通路中.(2)qRT-PCR实验结果显示,9个差异表达基因的qRT-PCR结果与RNA-seq测定的表达水平变化趋势一致,表明所用RNA-seq结果可靠.(3)生理指标分析发现,与野生型(WT)相比,转基因杨树OE-PtoCYCD2;1的幼叶和成熟叶的总叶绿素含量分别增加57.36％和78.22％;成熟叶的可溶性糖含量下降了 12.72％;幼叶和成熟叶中的木质素含量分别下降了 4.48％和8.03％;幼茎和成熟茎中的木质素含量分别下降了 20.03％和31.63％.研究认为,转基因杨树OE-PtoCYCD2;1通过影响杨树碳代谢和木质素合成过程中相关基因的表达,从而造成转基因植株相应代谢物含量减少,最终导致植株表型改变,总体生物量降低.