红豆杉维管组织干细胞分化韧皮部的分子机理及其定向调控

紫杉醇主要来自红豆杉树皮，茎干韧皮部是树皮最重要部分，其紫杉醇合成能力很高，但红豆杉韧皮部的分化机理尚未明确。本研究将开展红豆杉茎干转录组研究，并用数字基因表达谱（DGE）技术对红豆杉茎干维管组织干细胞和处在不同分化阶段韧皮部的基因表达进行研究。同时，利用DGE技术对红豆杉茎干剥皮后不同时期所再生组织的基因表达进行研究。借助茎干转录组数据对整体植株和剥皮再生系统DGE测序获得的标签(tag)进行注释，筛选出参与韧皮部分化的重要候选基因，克隆出有关基因全长, 构建其过量表达和反义RNA载体，在红豆杉植株原位及离体培养的维管组织干细胞中使这些基因过量表达或受到抑制。最后，对转基因组织和细胞进行细胞学分析、分子鉴定和紫杉醇含量测定，确定这些基因在维管组织干细胞分化韧皮部过程中所起的重要作用，揭示韧皮部分化的分子机理，为今后培育韧皮部增多（树皮增厚）的转基因植株及高产、稳产的细胞系提供依据和手段。

紫杉醇主要来自红豆杉树皮，茎干韧皮部是树皮最重要部分，其紫杉醇合成能力很高，但红豆杉韧皮部的分化机理尚未明确。本项目开展了红豆杉茎干转录组研究，利用 Nr (NCBI non-redundant protein sequences)、Nt (NCBI non-redundant nucleotide sequences)、Pfam (Protein family)，KOG/COG (Clusters of Orthologous Groups of proteins)、Swiss-Prot、KO (KEGG Ortholog database)和GO (Gene Ontology)数据库对茎干转录本进行了功能注释，并进行了GO、KOG及KEGG分类。利用转录组测序技术对红豆杉茎干维管组织干细胞、处在不同分化阶段韧皮部及红豆杉茎干剥皮后不同时期所再生组织的基因表达水平的变化进行研究，成功筛选出多个参与韧皮部分化的重要候选基因。接着，我们克隆出候选基因中L899(TcLBD11) 和1436(TcLBD15) 这2个LBD基因的全长, 获得了其过量表达载体。我们成功地将L899(TcLBD11)和L1436(TcLBD15)这2个中国红豆杉TcLBD基因过表达载体转化到拟南芥和杨树的细胞中，获得了一批转基因植株。我们对中国红豆杉TcLBD基因（L899和L1436）过表达后对拟南芥和杨树的表型影响也进行了成功地研究，特别是开展了中国红豆杉TcLBD 基因（L899和L1436）对杨树韧皮部分化发育影响的研究，初步揭示了中国红豆杉TcLBD 基因（L899及L1436）控制韧皮部分化发育的分子机理，获得了一批有应用前景的杨树转基因植株。