银腺杨生长素受体基因PagFBL3对茎生长发育的影响

摘要

【目的】本研究分析了银腺杨生长素受体基因PagFBL3的序列结构、组织表达特异性和亚细胞定位，并创制了过表达PagFBL3转基因杨树，探讨其对茎次生生长的影响，为进一步阐明生长素受体在茎次生生长中的作用机制提供帮助。【方法】利用生物信息学方法及相关软件分析系统进化关系、序列相似性及生化特征；克隆并鉴定了银腺杨PagFBL3基因，利用实时荧光定量PCR技术，分析该基因在根、幼叶、成熟叶、幼茎、维管形成层、木质部和韧皮部中的表达；利用Gateway技术，构建融合表达载体35S::PagFBL3-GFP，通过瞬时转化烟草叶片表皮分析PagFBL3的亚细胞定位；同时，将PagFBL3编码区序列重组进入pMDC32载体，构建植物过表达载体35S::PagFBL3，利用农杆菌介导法创制转基因银腺杨，通过表型观察和组织切片分析过表达PagFBL3基因对转基因杨树茎部生长发育的影响。【结果】PagFBL3基因可编码571个氨基酸残基，其编码蛋白定位于细胞核。PagFBL3基因在根、茎和叶中均有表达，并在成熟叶和次生茎中表达量较高。基于抗性筛选和分子水平鉴定，创制了11个过表达PagFBL3转基因杨树株系，选择两个表达量较高的转基因株系进行功能分析。与非转基因植株相比，过量表达PagFBL3基因促进转基因杨树木质部发育，显著增加了转基因杨树的木质部宽度，提高了转基因杨树的径向生长，地径分别增加6.7%和8.5%，第15节间木质部宽度分别增加17.3%和19.9%。此外，过量表达PagFBL3基因也增强了植株的高生长，株高分别增加6.3%和6.9%。【结论】PagFBL3基因主要在成熟叶和次生茎中表达并发挥作用，通过影响木质部发育，提高木质部宽度，进而参与调控杨树的径向生长，该研究为进一步揭示PagFBL3基因参与杨树茎部生长发育的分子机制提供了参考。