芽变毛白杨插穗不定根发生差异蛋白筛选及其功能的研究

毛白杨硬枝扦插生根问题一直是林业生产上急需解决的关键问题。在毛白杨育苗实践中，项目组发现了一易生根变异单株，芽变毛白杨。在已结题的国家自然科学基金的基础上，为进一步研究此突变体易生根分子机理，以易生根芽变毛白杨和难生根毛白杨为研究材料，利用差异蛋白质组技术，筛选不定根发生相关差异表达蛋白；运用生物信息学手段对其功能进行预测；寻找关键因子，并克隆关键基因的全长及表达调控序列；利用荧光定量PCR技术分析在不定根发育关键时期些基因在转录水平上的表达。该项研究将全面解析芽变毛白杨插穗的易生根分子机理，为分离并克隆促使毛白杨生根的关键基因、培育更多的易生根的优良毛白杨无性系、易生根的其它优良白杨派杨树无性系奠定理论基础。同时，对解决毛白杨的扦插生根问题、缩短其育种周期、改良遗传品质、推动毛白杨这一优良树种在林业生产中的应用具有重要意义。

毛白杨硬枝扦插生根问题一直是林业生产上急需解决的关键问题。在毛白杨育苗实践中，项目组发现了一易生根变异单株，芽变毛白杨。为进一步研究此突变体易生根分子机理，本项目以易生根芽变毛白杨和难生根毛白杨为研究材料，利用差异蛋白质组技术，筛选不定根发生相关差异表达蛋白；运用生物信息学手段对其功能进行预测；寻找关键因子，并克隆关键基因的全长及表达调控序列；利用半定量PCR技术分析在不定根发育关键时期些基因在转录水平上的表达。.研究结果：.1. 芽变毛白杨生根期与未生根期的插穗部位差异蛋白质组学分析.共筛选出49个易生根芽变毛白杨根际生长过程中的差异蛋白，并进行质谱分析，通过相关数据库搜索42个差异蛋白点，其中32个差异蛋白功能明确，10个差异蛋白为预测或假定蛋白。功能明确的差异蛋白涉及：物质运输、Calvin循环、抗氧化活性等。.2. 芽变毛白杨与毛白杨插穗生根期的差异蛋白分析.共筛选出15个易生根芽变毛白杨及难生根毛白杨之间的差异蛋白，并进行质谱分析。通过相关数据库鉴定了差异蛋白的功能。功能明确的差异蛋白包括树皮贮藏蛋白、叶绿素a/b结合蛋白、类橡胶蛋白、60S酸性核糖体蛋白P2。.3. 筛选并克隆芽变毛白杨插穗不定根发生的关键基因.筛选26个差异蛋白，找到与差异蛋白相对应的核酸序列，并根据序列设计引物，对突变体插穗不同时期的根部进行RT-PCR检测，进一步验证相关调控基因在不定根发生过程中的表达模式。实验结果表明：树皮贮藏蛋白等基因随着诱导生根处理时间的延长，基因表达量增加，类橡胶蛋白等基因的表达量先增后降，而一些假定蛋白等基因的表达量在整个生根期没有变化。.初步认为芽变毛白杨插穗不定根发生的分子机理主要表现在以下几个方面：（1）碳氮化合物比率影响插穗不定根的发生；（2）能量代谢和光合作用是插穗不定根形成的基础；（3）钙网织蛋白维持不定根发生的细胞内稳态；（4）抗氧化和防御相关蛋白为不定根的发生提供保护。以上研究结果说明，芽变毛白杨插穗不定根发生是一个十分复杂的生物学过程，与多种蛋白有关，并且由多种生物学代谢途径协同完成。主要研究结果如下：.该项研究全面解析了芽变毛白杨插穗的易生根分子机理，为分离并克隆促使毛白杨生根的关键基因、培育更多的易生根的优良毛白杨无性系、易生根的其它优良白杨派杨树无性系奠定了理论基础。同时，对解决毛白杨的扦插生根问题、缩短其育种周期具有重要意义。