杨树WOX基因家族在扦插生根过程中的功能研究

WUSCHEL-related homeobox (WOX)蛋白是同源异型盒蛋白家族中为植物所特有的一类转录因子，在植物胚胎发育、干细胞维持、器官发生及形态建成等过程中起着非常重要的作用。本研究以杨树高通量基因表达谱芯片和miRNA芯片为切入点，构建和预测杨树扦插生根的信号传导途径及分子调控网络；在此基础上，在全基因组水平鉴定和克隆杨树WOX基因家族成员，系统地研究它们在杨树生长发育过程中的相互作用及其生物学功能，既为进一步改良杨树生根性状奠定基础，也对揭示生物进化过程中多年生木本植物和1年生草本植物器官发生和形态建成的异同有重要理论意义；同时，以美洲黑杨×欧美杨F1群体为材料，检测杨树WOX基因的单核苷酸多态性（SNP），开展SNP位点与生根性状的关联分析，探索杨树生根性状SNP标记辅助选育的可行性。

杨树是林木功能基因组学研究的模式树种，开展其扦插生根性状的分子机理研究不仅具有重要的理论意义，而且应用前景广阔。本项目进行了杨树扦插生根的表达谱芯片分析，通过RACE克隆、序列比对、表达分析、原生质体转染和杨树遗传转化手段，一些根系发育相关的重要基因和信号途径得以鉴定和描述。.在研究中，（1）搭建了扦插生根的循环式水培平台，系统地观察和分析了杨树扦插生根性状；（2）应用高通量芯片技术构建了杨树扦插生根过程不同发育阶段的mRNA和miRNA表达谱，显著差异表达的8888个mRNA基因和30个miRNA基因被确定，结合国内外现有研究成果，预测了杨树不定根形态建成过程中的信号传导途径及分子调控网络；（3）以“南林895杨”叶片为材料，用酶解法对其叶肉细胞进行原生质体分离，优化了PEG介导的外源基因原生质体转染条件，成功建立了杨树原生质体瞬时表达体系，并应用于蛋白质亚细胞定位、蛋白质印迹及相互作用研究；（4）基于芯片表达数据和NCBI资源，在杨树全基因组水平检索和鉴定出20个杨树WOX基因家族成员，其中10个成员在杨树扦插生根过程中差异表达，利用RACE、RT-PCR技术获得了这些差异表达基因的全长cDNA序列，通过表达载体构建和杨树遗传转化对关键基因PeWOX11a和PeWOX11b的生物学功能进行了全面深入的研究；此外，利用双分子荧光互补技术和实时定量PCR分析了杨树SHR/SCR信号转导通路中相关蛋白的互作关系；（5）基于F1全同胞群体单核苷酸多态性检测，探索了在杨树中开展扦插生根等生长性状全基因组关联分析的可行性。 .在项目的资助下，已发表研究论文6篇，其中4篇SCI收录；4项发明专利获得国家知识产权局授权；培养研究生3人。