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成功构建杨树突变体库并鉴定到木材形成关键基因
日期:2020-01-02 作者:未知 来源:Plant Biotechnology Journal 点击:
     杨树是重要的木材来源,而木质部的发育是杨树木材合成的主要途径。挖掘调控杨树木质部发育的关键基因对于提高杨树木材的产量和品质具有重要意义。
    通过传统的 T-DNA 插入突变或者 EMS 诱变突变产生的往往是隐性突变,需要在后代分离群体中进行鉴定。由于杨树为多年生的木本植物,从播种到开花具有很长的幼年期,这些方法对杨树功能基因研究而言具有很大的局限性。
    为了克服以上障碍,近日,美国密歇根理工大学森林资源与环境科学学院Victor Busov 教授领衔的小组通过 FOX hunting system (全长 cDNA 超表达筛选系统)在杨树中构建了全长 cDNA 超表达群体并成功筛选到调控木质部发育的重要基因,相关研究成果以题为“Overexpression of a developing xylem cDNA library in transgenic poplar generates high mutation rate specific to wood formation”的形式发表在 Plant Biotechnology Journal 上。为了挖掘调控杨树木质部发育的重要基因,该团队以发育中的杨树木质部组织为材料,通过构建全长 cDNA 超表达文库并转化杨树,获得了一批杨树的超表达突变体库。研究发现 17.7%的转基因植株在生长发育中与野生型比发生了显著变化。在获得的 20 份发生显著变化的突变体中,有 16 份材料在细胞壁的组分上发生显著改变。对以上突变体材料测序表明,绝大多数突变体携带的基因参与了细胞壁的合成,且属于木质部中高表达的基因。以上结果表明FOX hunting system系统在杨树中发掘基因资源是可行的。
    随后,作者对其中一份有价值的突变材料进行了深入分析。该突变体携带的DNA 编码细胞分裂素合成相关的酶 LOG1。超表达 LOG1 的突变体中细胞分裂素增加,木质部细胞分裂加强,木质部厚度达到野生型的 1.9 倍。作者重新创建了多个 LOG1 超表达株系,表型分析表明与最初鉴定的 LOG1 超表达突变体一致,进一步证实了 LOG1 的功能。该项研究为发掘杨树优异基因提供了新的思路,也为杨树产量和品质改良提供了新的基因资源。
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