毛白杨 PtoWOX4a 基因过表达对次生生长的影响
摘要
目的WUSCHEL-related homeobox（WOX）转录因子是植物特有的一类转录因子，参与干细胞维持、侧生器官发育和不定根再生等过程，对植物生长发育有至关重要的作用。本文通过对毛白杨PtoWOX4a基因表达模式的分析和过表达植株表型的观察，研究PtoWOX4a在杨树生长发育中的作用，为全面了解不同物种中WOX基因的作用机制奠定基础。 方法利用qRT-PCR技术分析PtoWOX4a基因在茎顶端分生组织、幼叶、成熟叶、嫩茎、老茎、木质部、韧皮部和根中的相对表达量；利用GUS染色技术对pPtoWOX4a∷GUS转基因植株进行染色，通过GUS信号观察，进一步分析PtoWOX4a在不同组织中的表达模式。对过表达PtoWOX4a植株和对照植株的不定根、茎和叶片进行形态观察和生长指标测定，并通过组织切片对其解剖结构进行观察比较，分析过表达PtoWOX4a对杨树不定根、茎和叶片维管发育的影响。 结果qRT-PCR结果显示，PtoWOX4a在茎中表达量最高，且主要集中在木质部和韧皮部，在根中表达水平次之，而在叶片等其他组织中的表达量较低；pPtoWOX4a∷GUS转基因植株的GUS染色结果与qRT-PCR结果一致，并发现PtoWOX4a主要在根、叶及茎的维管组织中表达。对过表达PtoWOX4a转基因植株表型观察发现，过表达PtoWOX4a抑制了不定根的伸长，3周苗龄的转基因植株不定根长度约为3~4 cm，仅为对照植株的1/3~1/2，不定根直径变粗，根部木质部区域增加。3月苗龄的过表达PtoWOX4a植株变矮，与对照植株相比，株高减少了14%~20%，节间数减少了16%~22%；对第10节间茎段的解剖结构分析发现，过表达PtoWOX4a植株茎部髓心部分变窄，比对照植株减少了10%~20%，木质部区域变宽，比对照植株增加了24%~35%，而形成层区域宽度无明显变化。此外，过表达PtoWOX4a导致植株叶片生长异常，叶片两侧边缘向上卷曲。 结论毛白杨PtoWOX4a基因主要在杨树的维管组织中表达，过表达PtoWOX4a可影响杨树不定根、茎和叶片维管的发育。