摘要
TCP转录因子是植物特有的转录调控因子，在植物生长发育和胁迫应答过程中发挥重要作用。本研究结合转录组学、权重共表达趋势分析(WGCNA)和基因家族研究，从山新杨（Populus Davidiana×Populus Bolleana）中克隆得到一条TCP转录因子基因PdbTCP9，对其表达模式的研究发现PdbTCP9基因与干旱胁迫应答和次生壁合成相关。本论文系统研究了PdbTCP9基因调控山新杨干旱胁迫应答和次生壁合成的功能，为揭示山新杨逆境胁迫应答及木材形成的调控网络提供理论基础，主要研究结果如下: (1)通过对山新杨干旱条件下的转录组学分析以及权重共表达趋势分析，找到了响应干旱胁迫的TCP转录因子家族，并通过基因家族分析发现了候选基因PdbTCP9与山新杨干旱响应有关。 (2)PdbTCP9基因受干旱胁迫处理诱导表达，表明其参与干旱胁迫应答;PdbTCP9基因在山新杨的根、茎、幼叶和成熟叶组织中均有表达，并且在茎中的表达量较高。酵母转化实验证明PdbTCP9没有转录自激活现象:构建pROK2-Pdb TCP9-GFP载体，利用基因枪技术瞬时转化洋葱表皮进行亚细胞定位，结果显示PdbTCP9蛋白仅定位在细胞核中。 (3)利用农杆菌介导的遗传转化体系分别构建PdbTCP9基因过表达和抑制表达转基因山新杨，在渗透胁迫条件下，以空载转基因山新杨为对照，PdbTCP9抑制表达山新杨株系的鲜重和根长较高，细胞受损伤程度较轻，并且抑制PdbTCP9基因能够提高SOD和POD的活性以及脯氨酸的积累，从而增强活性氧的清除能力，进而显著提高RNAi转基因山新杨对渗透胁迫的抵御能力。在干旱胁迫条件下，与空载对照植株相比，PdbTCP9抑制表达植株叶片的气孔孔径减小、失水率降低，显示出对干旱胁迫较高的抗性，进一步的干旱条件下的茎流量测定实验表明抑制表达株系茎流较晚逐渐消失，验证了以上结论，并揭示抗旱能力也与茎次生壁结构差异有关。 (4)分别在PdbTCP9过表达、抑制表达和空载对照山新杨茎的基部横切并迅速固定，利用不同染料对植物次生细胞壁的三大组分进行染色分析，发现抑制表达PdbTCP9基因提高了髓心和木质部比例并导致了木质素和纤维素在表皮细胞次生壁的异位沉积。 (5)同时应用扫描电镜观察次生细胞壁的加厚情况，与对照相比，发现PdbTCP9基因的抑制表达显著加厚了纤维细胞次生壁，过表达则相反，表明PdbTCP9基因调控山新杨茎生长过程中细胞次生壁的加厚。 (6)在正常生长和干旱胁迫条件下，观察到PdbTCP9抑制表达植株中木质素沉积的增加，表明PdbTCP9抑制表达植株通过生长过程中增强木质化引起的结构变化作为响应干旱胁迫功能的一个抵御机制。
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