与杨树维管系统形态建成及分化相关的LRR-RLK基因的分离和功能分析

富含亮氨酸重复序列的类受体蛋白激酶（LRR-RLKs）参与植物生长发育及环境应答反应的多种信号传导过程，在植物生命活动中发挥着重要功能。最新研究表明，LRR-RLKs在植物分生组织的形态建成及细胞分化过程中也承担着关键的调控作用。本课题结合生物信息学、比较基因组学和功能基因组学研究手段，在木本模式植物杨树中分离PtLRR-RLK基因家族，挖掘3-5个与次生维管组织形态建成及分化相关的关键PtLRR-RLK基因，掌握其时空变化规律；利用拟南芥突变体资源及杨树转基因手段，对特定PtLRR-RLK基因进行一系列的表达及功能验证；通过酵母双杂交对PtLRR-RLK的特异性结合配体进行基本识别；利用基因芯片技术初步建立PtLRR-RLK信号转导调控网络。本课题是对树木生长发育生物学领域研究的重要补充；而且为实现人为调控木本植物次生维管系统发育过程，实现木材材性改良提供基础数据和理论支撑。

多肽激素参与植物生长发育及环境应答反应的多种信号传导过程，在植物生命活动中发挥着重要功能。最新研究表明，作为与多肽激素结合的受体蛋白，类受体蛋白激酶在植物分生组织的形态建成及细胞分化过程中承担着关键的调控作用。本课题力图阐明一类重要的多肽类激素受体LRR-RLK在维管分生组织中形成层细胞分裂、分化以及木质部细胞发育过程中的作用机制。课题持续三年的研究分别完成了如下几方面的工作,并且取得了一些成果：（1）以生物信息学为主要研究手段，以木本模式植物拟南芥为对照，对杨树LRR-RLK基因家族的全部成员进行了挖掘，并在基因结构、染色体定位、结构与保守性、亚家族表达特点等几方面做出了综合分析，揭示了这一类大的基因家族在不同植物物种间的普遍性和保守性；（2）以生物信息学分析结果为基础，分离了近20个具有维管形成层或者发育木质部特异表达特性的LRR-RLK基因启动子，通过标记基因融合技术，在细胞水平上明确了其表达位置，为今后在基因工程方面上的应用和功能研究提供了依据；（3）以分子生物学和功能基因组学位研究手段，结合拟南芥突变体资源，对新挖掘的LRR-RLK基因进行了功能验证，对原有的LRR-RLK介导的信号网络进行了补充与完善；（4）为了更好的明确LRR-RLK对木本植物维管组织发育的影响，揭示这一类基因在林木转基因育种中的应用前景，我们构建了近四十个LRR-RLK基因的过量表达和RNAi抑制表达株系，目前所有的农杆菌转化和分子鉴定工作已经完成，部分转基因株系在顶端分生组织和维管系统出现了表型。这一部分的工作目前仍在继续。本课题培养了硕士研究生4名，共发表SCI论文三篇，核心期刊1篇。