光皮樺miR166及其靶基因HD-ZIP Ⅲ轉(zhuǎn)錄因子家族成員鑒定與分析.pdf

1、光皮樺（Betula luminifera）是主要分布在我國(guó)南方的珍貴用材樹(shù)種，材性?xún)?yōu)良，是林木遺傳育種研究的良好材料。miR166在植物頂端分生組織發(fā)育、維管組織的形成、胚的發(fā)育中具有重要作用，其對(duì)靶基因HD-ZIPⅢ轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控是維管組織發(fā)育的重要途徑。鑒定miR166及HD-ZIPⅢ轉(zhuǎn)錄因子基因家族成員，并研究其功能，可為光皮樺木材形成機(jī)制和遺傳改良提供重要的理論基礎(chǔ)。本研究以光皮樺為材料，對(duì)miR166及其靶基因HD-ZIPⅢ

2、的家族成員進(jìn)行了鑒定，并通過(guò)表達(dá)及轉(zhuǎn)基因分析對(duì)其功能進(jìn)行了研究，獲得以下主要結(jié)果。
　　1.根據(jù)光皮樺轉(zhuǎn)錄組及部分基因組數(shù)據(jù)，鑒定并克隆得到8個(gè)miR166前體序列，命名為BlmiR166a～BlmiR166g，序列長(zhǎng)為0.3Kb～2.4Kb。對(duì)8個(gè)miR166和靶基因BlHDZⅢ進(jìn)行了基因結(jié)構(gòu)、順式作用元件與系統(tǒng)進(jìn)化等生物信息學(xué)分析，結(jié)果顯示BlmiR166b、BlmiR166c與BlmiR166e含有1個(gè)內(nèi)含子，其它miR16

3、6在基因組上則不含內(nèi)含子。5個(gè)靶基因除了BlHDZ1有19個(gè)外顯子，其他BlHD-ZIPⅢ基因都由18個(gè)外顯子組成。對(duì)所有基因的順式元件統(tǒng)計(jì)顯示，光啟動(dòng)元件出現(xiàn)次數(shù)最多。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明，光皮樺8個(gè)miR166成熟體全部在同一個(gè)分支，而在前體序列比對(duì)中，8個(gè)pre-miR166分布在3個(gè)不同的亞組。
　　2.組織表達(dá)特性分析表明，在所有miR166中，只有BlmiR166a和BlmiR166h在韌皮部表達(dá)量高，可能與其含有維管束發(fā)

4、育相關(guān)元件有關(guān)；而B(niǎo)lmiR166d、BlmiR166e的表達(dá)十分相似，都是在芽中有高豐度的轉(zhuǎn)錄水平；BlmiR166b、BlmiR166c和BlmiR166f的表達(dá)較為相似，在雄花中表達(dá)量高；BlmiR166g則是在芽、雌花、雄花等組織都有表達(dá)。我們發(fā)現(xiàn)所有BlHD-ZIPⅢ基因在韌皮部、種子和根中表達(dá)量都很低。BlHDZ2和BlHDZ5的表達(dá)情況相似，在木質(zhì)部中的表達(dá)量遠(yuǎn)高于其他組織，暗示其參與了木質(zhì)部的發(fā)育。BlHDZ3和BlHD

5、Z4在莖中的表達(dá)豐度很高，且成熟莖段的明顯高于幼嫩莖段。BlHDZ1則在頂端分生組織中表達(dá)豐度高，表明其參與到了分生組織的發(fā)育中。此外，發(fā)現(xiàn)部分miR166與HD-ZIPⅢ間的表達(dá)呈現(xiàn)負(fù)調(diào)控。如BlmiR166a和BlmiR166h在木質(zhì)部中幾乎不表達(dá)而在韌皮部中表達(dá)量高，而靶基因BlHDZ2和BlHDZ5的表達(dá)正好相反。這表明這些基因在木質(zhì)部與韌皮部的生長(zhǎng)發(fā)育中存在負(fù)調(diào)控關(guān)系。
　　3.BlHD-ZIPⅢ基因在不同激素處理下的表

6、達(dá)情況進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，5個(gè)BlHD-ZIPⅢ基因在0.1mM濃度的IAA處理下都明顯的受到誘導(dǎo)調(diào)控，其表達(dá)量與對(duì)照相比顯著上調(diào)。這暗示BlHDZⅢ基因與激素IAA參與了調(diào)控木質(zhì)部的發(fā)育。BlHDZ1、BlHDZ3和BlHDZ4分別在IAA、ET和GA的誘導(dǎo)下上調(diào)明顯，可能與所含激素類(lèi)相關(guān)順式元件有關(guān)。BlHDZ2和BlHDZ5只有在0.1mM IAA處理下表達(dá)量有所增加，而在其他激素處理下變化不大。
　　4.構(gòu)建了5個(gè)BlHDZⅢ基