欧洲黑杨响应干旱胁迫的等位基因特异性表达模式解析

干旱是制约杨树生长发育的重要环境因子，从分子水平上研究杨树抗旱机理、培育抗旱能力强的新品种是杨树遗传改良的一个关键问题。由基因非编码区SNP产生的等位基因表达水平差异现象称为等位基因特异性表达(ASE)，其与植物的表型变异密切相关，具有组织特异性，并受环境因子的调控。本项目拟以欧洲黑杨为研究材料，采用PCR法获得20个抗旱相关基因的全长基因组序列，筛选非编码区SNP，利用焦磷酸测序技术确定目标SNP在不同个体中的基因型。对欧洲黑杨进行多水平干旱胁迫处理，利用焦磷酸测序技术定量检测不同胁迫条件下根、茎、叶等组织中等位基因的相对表达量。采用电泳迁移率法研究含不同基因型SNP位点DNA区域对蛋白结合能力的差异，鉴定对抗旱基因表达具调控作用的顺式作用SNP标记。通过以上分析初步解析响应干旱胁迫的等位基因特异性表达模式，为深入研究杨树抗旱的基因表达调控机理、培育抗旱杨树新品种奠定基础。

干旱是制约杨树生长发育的重要环境因子，从分子水平上研究杨树抗旱机理、培育抗旱能力强的新品种是杨树遗传改良的一个关键问题。由基因编码区无义单核苷酸多态性（SNP）产生的等位基因表达水平差异现象称为等位基因特异性表达(ASE)，该现象与植物的表型变异密切相关，具有组织特异性，并受环境因子的调控。本项目以欧洲黑杨为研究材料，确定了21个抗旱相关基因，采用PCR法获得了其中17个基因的共21,555 bp的基因组序列，从12个基因中共筛选出常见（频率>0.1）SNP共132个。利用焦磷酸测序和SNaPshot技术对8个基因的17个编码区无义SNP位点在欧洲黑杨自然群体中进行了基因型分析。SNP位点与欧洲黑杨抗旱相关性状碳稳定同位素比率（δ13C）的关联分析发现，DREB68基因的SNP4、PnEXPA1基因的SNP8、SLA基因的SNP6、RD22基因的SNP11等4个SNP位点与抗旱表型值显著关联。单倍型分析结果表明，PnEXPA1基因的SNP8与其它3个位点形成高连锁不平衡水平的单倍型块。对干旱胁迫处理后的欧洲黑杨根、茎、叶等组织的SNP等位基因特异性表达分析表明，DREB68基因的SNP4、SLA基因的SNP6、RD22基因的SNP11等3个SNP位点的不同基因型间在叶片组织中的表达存在显著差异，但在根组织和茎组织中无显著差异。电泳迁移率实验发现，这3个SNP位点对核蛋白的结合能力无明显差异。研究结果初步解析了欧洲黑杨响应干旱胁迫的等位基因特异性表达模式，鉴定出SNP4、SNP6和SNP11等3个位点是对抗旱基因表达具有调控作用的顺式作用SNP位点，为深入研究杨树抗旱的基因表达调控机理、培育抗旱杨树新品种提供了理论依据。