全 文 ：林业科学研究 ２０１６，２９（１）：２５ ３３
ＦｏｒｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈ
文章编号：１００１１４９８（２０１６）０１００２５０９
烟草和毛白杨次生维管发育相关 ＭＹＢ
转录因子分析
郭 伟，赵树堂，卢孟柱
（中国林业科学研究院林业研究所，国家林业局林木培育重点实验室，北京 １０００９１）
收稿日期：２０１３０５１４
基金项目：“十二·五”８６３计划课题“林木优质、速生性状调控基因的分离及育种技术研究（２０１３ＡＡ１０２７０２）”。
作者简介：郭 伟（１９８３—），男，博士研究生．主要研究方向：林木遗传育种．Ｅｍａｉｌ：ｗｗｗｇｕｏｗｅｉｎｅｔ＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者：研究员，博士生导师．从事分子生物学研究．Ｅｍａｉｌ：Ｌｕｍｚ＠ｃａｆ．ａｃ．ｃｎ
摘要：［目的］烟草具有典型的次生维管发育过程，为了阐明烟草可用于次生维管发育相关基因功能的研究，［方法］
通过高通量测序技术获得了烟草维管组织发育的相关ＭＹＢ转录因子，比对毛白杨基因组数据库，得到烟草和杨树
的直系同源基因。利用烟草和毛白杨的基因表达谱，分析了ＭＹＢ基因表达量变化，并进一步采用荧光定量 ＰＣＲ进
行了不同组织的表达分析。［结果］分析得到４８对烟草和毛白杨的 ＭＹＢ直系同源基因，可分为２３个亚组。１５对
ＭＹＢ同源基因在烟草和毛白杨中的表达模式相似。［结论］可以利用烟草所建立的快速基因鉴定系统分析ＭＹＢ转
录因子在维管发育过程中的调控作用。
关键词：烟草；毛白杨；ＭＹＢ；次生生长
中图分类号：Ｓ７９２．１１７；Ｓ５７２ 文献标识码：Ａ
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭＹＢＴｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎＦａｃｔｏｒＩｎｖｏｌｖｅｄｉｎＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＳｅｃｏｎｄａｒｙ
ＶａｓｃｕｌａｒＳｙｓｔｅｍｉｎＴｏｂａｃｃｏａｎｄＰｏｐｕｌｕｓｔｏｍｅｎｔｏｓａ
ＧＵＯＷｅｉ，ＺＨＡＯＳｈｕｔａｎｇ，ＬＵＭｅｎｇｚｈｕ
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒｅｅＢｒｅｅｄｉｎｇａｎｄＣｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ，ＳｔａｔｅＦｏｒｅｓｔｒｙＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，
ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００９１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｂａｃｃｏｐｌａｎｔｓｈａｖｅｔｙｐｉｃａｌｓｅｃｏｎｄａｒｙｖａｓｃｕｌａｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｆｕｎｃ
ｔｉｏｎｏｆｇｅｎｅｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｓｅｃｏｎｄａｒｙｖａｓｃｕｌａｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．４８ｐａｉｒｓｏｆＭＹＢｏｒｔｈｏｌｏｇｏｕｓｇｅｎｅｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｏｂａｃｃｏ
ａｎｄｐｏｐｌａｒｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｂｙｓｅａｒｃｈｉｎｇｉｎｔｈｅｅｎｔｉｒｅｐｏｐｌａｒｇｅｎｏｍｅｓｅｑｕｅｎｃｅｗｉｔｈＭＹＢｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｏｂｔａｉｎｅｄ
ｆｒｏｍｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅｏｆｔｏｂａｃｃｏｖａｓｃｕｌａｒｔｉｓｓｕｅｓａｓｐｒｏｂｅｓ，ａｎｄｗｅｒｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏ２３ｓｕｂｇｒｏｕｐｓ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇｅｎｅ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｏｂｔａｉｎｅｄｕｓｉｎｇＲＮＡｓｅｑｉｎｔｏｂａｃｃｏａｎｄｐｏｐｌａｒｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔ１５ｐａｉｒｓｏｆＭＹＢｏｒｔｈｏｌｏｇｏｕｓｇｅｎｅｓ
ｓｈａｒｅｄｓｉｍｉｌａｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｐａｔｅｒｎｓｂｏｔｈｉｎｔｏｂａｃｃｏａｎｄｐｏｐｌａｒ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｕｓｉｎｇｒｅａｌｔｉｍｅＲＴ
ＰＣＲｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｔｉｓｓｕｅｓｏｆｔｏｂａｃｃｏａｎｄｐｏｐｌａｒｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅＭＹＢｏｒｔｈｏｌｏｇｏｕｓｇｅｎｅｓｓｈａｒｅｄｓｉｍｉｌａｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ
ｐａｔｅｒｎｓｂｏｔｈｉｎｔｏｂａｃｃｏａｎｄｐｏｐｌａｒ．ＩｔｉｓｔｈｕｓｆｅａｓｉｂｌｅｔｏｒａｐｉｄｌｙａｎａｌｙｚｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＭＹＢｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｉｎ
ｖａｓｃｕｌａｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｔｏｂａｃｃｏ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｏｂａｃｃｏ；Ｐｏｐｕｌｕｓｔｏｍｅｎｔｏｓａ；ＭＹＢ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙｇｒｏｗｔｈ
木材是地球上重要的天然资源，是木本植物历
年径向生长所产生的次生维管组织的总称［１］。木材
的形成是维管植物的一个重要的发育过程，涉及木
质部不同细胞类型的分化、木纤维的合成以及在细
胞壁上的沉积，是一个复杂的基因调控过程［１－２］。
这些生物学过程的分子调控都是分子生物学研究的
林 业 科 学 研 究 第２９卷
重要问题，也是木材形成调控的关键。研究木材形
成的分子机制对于丰富次生维管发育的理论基础，
了解木材形成的生物学过程，采用分子育种手段定
向培育材性优良的树木新品种具有重要的应用价
值。因为木本植物生长周期长，遗传分析困难，又缺
少突变体，所以研究难度较大。许多关于维管组织
发育的基因调控是由模式草本植物中获得的，导致
林木木材形成的调控机制研究仍然属于初始阶
段［１］。因此，对于木本植物维管形成层的分子调控
机制仍需要大量的研究工作［３］。随着生物技术和基
因 组 学 的 发 展，毛 白 杨 （Ｐｏｐｕｌｕｓｔｏｍｅｎｔｏｓａ
Ｃａｒ．）［４，５］、海岸松（ＰｉｎｕｓｐｉｎａｓｔｅｒＡｉｔ．）［６］、刺槐
（ＲｏｂｉｎｉａｐｓｅｕｄｏａｃａｃｉａＬ．）［７］、冈尼桉 （Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ
ｇｕｎｎｉＨｏｏｋ．ｆ．）［８］和白云杉（Ｐｉｃｅａｇｌａｕｃａ（Ｍｏｅｎｃｈ）
Ｖｏｓｓ）［９］等木本植物均采用基因组学技术进行了维
管发育的相关研究。如从杨树维管再生系统中鉴定
了大量的相关基因，迫切需要对它们进行功能鉴
定［４，１０］，其中，ＭＹＢ转录因子是一类重要的参与植
物细胞次生壁形成的调控因子。
ＭＹＢ转录因子广泛分布于所有的真核生物中，
并且组成了植物界中较大的转录因子家族。ＭＹＢ
蛋白在Ｎ末端具有高度保守的ＭＹＢＤＮＡ结合结构
域［１１］。ＭＹＢ结构域在动物、酵母、植物中高度保
守，并且由１ ４个不完全的重复组成（Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２
和Ｒ３），每个重复由大约５０ ５３个氨基酸组成，编
码３个α螺旋，第２和第３个螺旋形成一个螺旋转
角螺旋（ＨＴＨ）结构。ＨＴＨ结构通过插入到 ＤＮＡ
双螺旋结构的大沟中与 ＤＮＡ结合［１２］。另外，ＭＹＢ
转录因子包含３个被间隔开的色氨酸残基，它们在
每一个重复的疏水性内核中形成一个簇，稳定 ＤＮＡ
结合结构域的结构［１３］。ＭＹＢ蛋白的 Ｃ末端是激活
结构域，它的高特异性导致了ＭＹＢ基因家族调控作
用的不同［１２］。在植物细胞次生壁形成的分子调控
网络中，ＭＹＢ转录因子基因起着重要的作用［１４１５］。
虽然对少数ＭＹＢ转录因子基因的功能进行了鉴定，
但是大部分ＭＹＢ基因家族成员功能未知，迫切需要
一种快速的基因鉴定手段进行进一步的分析。
拟南芥（Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａ（Ｌ．）Ｈｅｙｎｈ）虽然
具有较小的体积、较快的生长速度和容易进行遗传
转化等优点，但拟南芥却不具备典型的次生生长特
征，同时缺少某些木材形成的基因和相关的生物学
过程［１６］。烟草（ＮｉｃｏｔｉａｎａｔａｂａｃｕｍＬ．ｃｖ．ＳＲ１）是一
种具有典型的次生维管发育特征的１年生草本植
物［１７］，具有遗传转化效率较高、生长速度较快、生命
周期较短等优点［１８］，并且烟草的病毒诱导基因沉默
（ＶＩＧＳ）系统为研究者进行高通量的基因功能研究
提供了平台［１９，２０］，为大规模筛选、鉴定相关基因提
供了有效手段。本文分析了烟草和毛白杨维管组织
相关ＭＹＢ转录因子，得到了４８对直系同源基因，通
过基因表达谱测序（ＲＮＡｓｅｑ）和相对荧光定量 ＰＣＲ
对烟草和毛白杨 ＭＹＢ同源基因的表达异同进行分
析，旨在为进一步通过烟草ＶＩＧＳ系统进行杨树次生
维管发育相关基因的功能研究，揭示木材形成过程
中ＭＹＢ转录因子的调控机制。
１ 材料与方法
１．１ 植物材料
烟草和毛白杨为中国林科院林业所生物技术室
保存并繁殖。烟草实生苗和１年生毛白杨扦插苗于
３月份在直径为１５ｃｍ的塑料花盆中种植，盆中含营
养土和蛭石（１∶１混合），于温室中进行培养，每５ｄ
浇自来水１次。
分别选取生根期（４片展开叶）、抽薹期（６片展
开叶）、团棵期（８片展开叶）、旺长期（１４片展开叶）
和现蕾期（２０片展开叶）烟草的第１ ４、１ ６、１
８、１ ８、１ ８节间进行取材，作为烟草转录组高通
量测序的实验材料。
对旺长期的烟草和扦插４个月的毛白杨的顶端
分生组织、第１节间、第２节间、第３节间、第４节
间、第５节间、第６节间、从顶端起第５片展开叶、根
进行取材，分别标记为 ＴＳ、ＴＩＮ１、ＴＩＮ２、ＴＩＮ３、ＴＩＮ４、
ＴＩＮ５、ＴＩＮ６、ＴＬ、ＴＲ和 ＰＳ、ＰＩＮ１、ＰＩＮ２、ＰＩＮ３、ＰＩＮ４、
ＰＩＮ５、ＰＩＮ６、ＰＬ、ＰＲ，作为基因表达谱高通量测序和
相对荧光定量ＰＣＲ的实验材料。
下午４：００—５：００取材。每个样本均取自５个
植株的混合样本，液氮速冻后放置在 －８０℃的超低
温冰箱里储存。
１．２ 实验方法
１．２．１ 烟草转录组的高通量测序 选取烟草在生
根期、抽薹期、团棵期、旺长期和现蕾期植株的节间，
用Ｑｉａｇｅｎ的 ＲＮＡ提取试剂盒（ＲＮｅａｓｙＰｌａｎｔＭｉｎｉ
ｋｉｔ）进行提取ＲＮＡ，用Ｑｉａｇｅｎ的ＲＮａｓｅｆｒｅｅＤＮａｓｅⅠ
进行去除 ＤＮＡ，通过 Ａｇｉｌｅｎｔ２１００Ｂｉｏａｎａｌｙｚｅｒ检测
ＲＮＡ样本的浓度和纯度。华大基因公司负责 ｃＤＮＡ
文库构建、Ｓｏｌｅｘａ测序（ＩｌｕｍｉｎａＨｉＳｅｑＴＭ ２０００）和数
据处理，使用ＳＯＡＰｄｅｎｏｖｏ拼接软件对 ｓｈｏｒｔｒｅａｄｓ进
６２
第１期 郭 伟，等：烟草和毛白杨次生维管发育相关ＭＹＢ转录因子分析
行数据组装。
１．２．２ 烟草与毛白杨之间的ＭＹＢ直系同源基因的鉴
定 用基因注释与ＭＹＢ保守基序进行本地ＢＬＡＳＴＰ
搜索相结合的方法，在烟草维管发育的转录组数据
库中对ＭＹＢ基因进行搜索，然后通过 ＢＬＡＳＴＸ程序
（Ｅｖａｌｕｅ≤１ｅ－１０）比对到烟草基因组数据库（ｈｔ
ｔｐ：／／ｓｏｌｇｅｎｏｍｉｃｓ．ｎｅｔ／，版本 ｖ０．４．４）得到全长蛋白
序列，再通过ＢＬＡＳＴＰ程序（Ｅｖａｌｕｅ≤１ｅ－１０）比对
到毛白杨基因组数据库（ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｈｙｔｏｚｏｍｅ．
ｎｅｔ／，版本ｖ３．０）。
１．２．３ ＭＹＢ蛋白序列比对及系统树构建 运用
ＣｌｕｓｔａｌＸ１．８３软件对烟草和毛白杨的 ＭＹＢ基因的
蛋白全长序列进行多重序列比对，用ＭＥＧＡ５．１０软
件构建系统树，采用遗传距离建树法的相邻连接法
ＮＪ建树，并且进行１０００次重复比对校正，最终生成
系统树。
１．２．４ 基因表达谱（ＲＮＡｓｅｑ）高通量测序 选取
烟草样本（ＴＩＮ１、ＴＩＮ２、ＴＩＮ３）和毛白杨样本（ＰＩＮ１、
ＰＩＮ２、ＰＩＮ３），分别提取 ＲＮＡ、检测 ＲＮＡ、构建 ｃＤＮＡ
文库、Ｓｏｌｅｘａ测序（方法同１．２．１）。通过 ＥＲＡＮＧＥ
软件 （ｈｔｐ：／／ｗｏｌｄｌａｂ．ｃａｌｔｅｃｈ．ｅｄｕ／ｇｉｔｗｅｂ／，版 本
４０）进行基因表达水平（ＲＰＫＭ）的归一化计算［２１］。
１．２．５ 相对荧光定量ＰＣＲ分析ＭＹＢ基因表达量
提取烟草和毛白杨不同组织样本的ＲＮＡ，进行 ＤＮＡ
的去除（同上），抽取８００ｎｇＲＮＡ作模板，使用 Ｉｎ
ｖｉｔｒｏｇｅｎ的反转录试剂盒（ＳｕｐｅｒｓｃｒｉｐｔⅢ ＦｉｒｓｔＳｔｒａｎｄ
ＳｙｎｔｈｅｓｉｓＳｙｓｔｅｍ）合成单链ｃＤＮＡ，稀释２０倍作为相
对荧光定量 ＰＣＲ的模板。
使用ＡＢＩ７５００实时定量 ＰＣＲ仪进行相对荧光
定量 ＰＣＲ反应，反应体系为：ｃＤＮＡ２μＬ，２×ＳＹＢＲ
ＰｒｅｍｉｘＥｘＴａｑⅡ（ＴｌｉＲｎａｓｅＨＰｌｕｓ）１０μＬ，５０×ＲＯＸ
ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＤｙｅⅡ０．４μＬ，上下游引物（表１）各０．８
μＬ，灭菌超纯水６μＬ。反应程序：９５℃ ３０ｓ；９５℃ ５
ｓ，６０℃３４ｓ，４０个循环。每个实验设４次重复，选取
ＮｔＥＦ１α（Ａｃｃｅｓｓｉｏｎｎｕｍｂｅｒ：ＡＦ１２００９３）ａｎｄＰｔＵＢＱ
（Ａｃｃｅｓｓｉｏｎｎｕｍｂｅｒ：ＢＵ８７９２２９）分别作为烟草和毛
白杨的内参基因。利用 ＳｅｑｕｅｎｃｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｏｆｔｗａｒｅ
软件（２－ΔΔＣｔ法）［２２］和 ＳｉｇｍａＰｌｏｔ１２．０软件进行数据
分析。
表１ 荧光定量ＰＣＲ的引物序列
基因名称 引物序列（正向／反向）
ＮｔＥＦ１α ＴＧＡＧＡＴＧＣＡＣＣＡＣＧＡＡＧＣＴＣ／ＣＣＡＡＣＡＴＴＧＴＣＡＣＣＡＧＧＡＡＧＴＧ
ＮｔＭＹＢ１５ ＧＧＡＡＴＴＧＣＡＧＣＡＡＧＧＴＴＡＣＣＡＧ／ＴＴＧＡＣＧＴＴＴＣＣＡＴＧＧＴＴＴＧＴＴＧ
ＮｔＭＹＢ４２ ＣＡＡＧＡＴＴＡＣＣＧＧＧＡＡＧＧＡＣＡＧＡ／ＴＧＴＡＡＣＡＧＧＡＴＣＡＡＴＣＣＣＣＡＴＣ
ＮｔＭＹＢ５０ ＡＧＣＴＧＧＡＡＴＴＣＧＧＡＴＧＡＣＡＡＧＡ／ＣＣＡＡＣＧＣＡＴＧＧＡＴＡＣＴＧＡＡＡＣＡ
ＮｔＭＹＢ５２１ ＡＴＴＧＧＣＡＴＧＴＣＣＴＡＡＴＧＧＣＡＡＧ／ＴＣＣＧＴＣＴＴＣＧＡＡＡＡＣＣＡＴＡＧＧＡ
ＮｔＭＹＢ５２２ ＧＣＴＧＡＡＡＡＣＴＴＧＣＡＡＧＧＣＡＧＡＴ／ＴＣＣＴＣＴＴＣＴＧＴＧＡＡＴＧＧＧＣＴＴＣ
ＮｔＭＹＢ６１１ ＡＡＧＣＴＴＣＴＧＡＡＧＧＣＴＣＣＡＧＴＧＡ／ＴＣＧＣＴＧＡＡＧＡＴＧＧＴＴＴＴＧＧＴＴＴ
ＮｔＭＹＢ１０３５１ ＡＴＴＴＴＧＧＡＡＣＡＡＡＧＣＣＣＣＡＡＧＴ／ＴＧＴＧＴＣＴＴＧＧＡＡＣＡＡＣＧＡＧＣＴＧ
ＮｔＭＹＢ１０９１ ＡＴＴＧＣＡＡＡＧＴＴＧＣＴＣＣＣＴＧＧＴＡ／ＡＣＣＴＴＴＣＴＡＡＧＣＣＣＡＧＣＡＡＡＣＣ
ＰｔＵＢＱ ＧＴＴＧＡＴＴＴＴＴＧＣＴＧＧＧＡＡＧＣ／ＧＡＴＣＴＴＧＧＣＣＴＴＣＡＣＧＴＴＧＴ
ＰｔＭＹＢ１５ ＧＣＡＣＴＧＡＧＣＣＡＣＡＡＣＴＴＣＡＡ／ＴＡＧＴＧＡＴＣＣＣＣＣＡＧＣＴＣＴＴＧ
ＰｔＭＹＢ４２ ＧＣＡＧＣＴＡＧＡＴＴＧＣＣＴＧＧＡＡＧ／ＴＴＧＴＧＣＡＡＧＧＧＴＴＣＡＴＧＴＧＴ
ＰｔＭＹＢ５０ ＡＡＧＴＧＧＧＧＧＴＧＡＡＡＧＡＧＧＡＧ／ＴＡＣＧＡＴＣＧＧＣＡＡＣＣＣＴＴＴＡＧ
ＰｔＭＹＢ５２１ ＴＴＣＡＣＡＴＧＣＡＧＧＧＡＡＡＴＣＡＡ／ＧＣＧＡＡＡＴＴＣＣＡＡＧＡＡＧＧＴＧＡ
ＰｔＭＹＢ５２２ ＡＣＡＧＣＴＴＧＧＴＧＧＴＧＴＧＴＣＡＡ／ＡＴＴＴＣＴＴＴＴＧＧＣＣＡＡＴＧＣＡＧ
ＰｔＭＹＢ６１１ ＧＧＴＴＣＡＧＡＡＣＴＧＧＧＡＡＧＣＡＡ／ＡＧＡＡＡＧＣＧＣＴＧＣＴＣＴＣＧＴＡＧ
ＰｔＭＹＢ１０３５１ ＴＧＡＣＡＣＧＡＧＴＡＣＣＴＣＧＣＴＴＧ／ＡＴＧＴＴＣＡＡＧＣＴＴＧＣＣＧＡＡＴＣ
ＰｔＭＹＢ１０９１ ＡＧＣＣＣＣＣＡＧＡＡＧＴＧＡＧＡＧＡＴ／ＧＴＧＧＧＡＴＴＴＣＣＡＴＧＴＧＧＴＴＣ
２ 结果与分析
２．１ 烟草和毛白杨ＭＹＢ基因家族同源基因的鉴定
从烟草维管组织转录组数据库中鉴定到了４８个
ＭＹＢ转录因子家族成员基因，其中，４４个是 Ｒ２Ｒ３
ＭＹＢ基因，３个是 ３ＲＭＹＢ基因，１个是 ４ＲＭＹＢ基
因；然后将烟草的ＭＹＢ基因的蛋白序列作为探针在
杨树基因组数据库中进行ＢＬＡＳＴＰ搜索，选择比对结
果中分值最高并且 Ｅｖａｌｕｅ＜ｅ１０的序列作为烟草
ＭＹＢ基因在毛白杨中的直系同源基因（表２）。
７２
林 业 科 学 研 究 第２９卷
表２ 烟草和毛白杨木材形成相关一对一的直系同源ＭＹＢ基因
毛白杨基因名称 毛白杨基因编号 烟草基因名称 烟草基因编号 分类 基因描述
ＰｔＭＹＢ３Ｒ１ Ｐｏｔｒｉ．０１８Ｇ０３８０００．１ ＮｔＭＹＢ３Ｒ１ ＮｂＳ０００１３８１２ｇ００１０．１ ３Ｒ ＡＴＭＹＢ３Ｒ１，ＭＹＢ３Ｒ１
ＰｔＭＹＢ３Ｒ４ Ｐｏｔｒｉ．００６Ｇ２４１７００．１ ＮｔＭＹＢ３Ｒ４ ＮｂＳ０００３８８１２ｇ００１０．１ ３Ｒ ＡｔＭＹＢ３Ｒ４，ＭＹＢ３Ｒ４
ＰｔＭＹＢ３Ｒ５ Ｐｏｔｒｉ．００６Ｇ０８５６００．１ ＮｔＭＹＢ３Ｒ５ ＮｂＳ００００７８１９ｇ００１８．１ ３Ｒ ＡＴＭＹＢ３Ｒ５，ＭＹＢ３Ｒ５
ＰｔＭＹＢ４Ｒ１ Ｐｏｔｒｉ．０１５Ｇ０４１５００．３ ＮｔＭＹＢ４Ｒ１ ＮｂＳ０００４４３９３ｇ０００７．１ ４Ｒ ＡｔＭＹＢ４Ｒ１，ＭＹＢ４Ｒ１
ＰｔＭＹＢＣＤＣ５ Ｐｏｔｒｉ．０１９Ｇ０１８４００．１ ＮｔＭＹＢＣＤＣ５ ＮｂＳ０００００８６７ｇ０１４３．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢＣＤＣ５，ＣＤＣ５
ＰｔＭＹＢ３ Ｐｏｔｒｉ．００２Ｇ１７３９００．１ ＮｔＭＹＢ３ ＮｂＳ０００１９２４９ｇ００１０．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ３，ＭＹＢ３
ＰｔＭＹＢ４１ Ｐｏｔｒｉ．００４Ｇ１７４４００．１ ＮｔＭＹＢ４１ ＮｂＳ０００５９９６９ｇ０００７．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ４，ＭＹＢ４
ＰｔＭＹＢ４２ Ｐｏｔｒｉ．００９Ｇ１３４０００．２ ＮｔＭＹＢ４２ ＮｂＳ０００３６０６３ｇ０００１．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ４，ＭＹＢ４
ＰｔＭＹＢ７ Ｐｏｔｒｉ．０１４Ｇ１００８００．１ ＮｔＭＹＢ７ ＮｂＳ０００２０９７５ｇ０００１．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＹ４９，ＭＹＢ７
ＰｔＭＹＢ９ Ｐｏｔｒｉ．０１９Ｇ１１８８００．１ ＮｔＭＹＢ９ ＮｂＳ００００８７１９ｇ０００６．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ９，ＭＹＢ９
ＰｔＭＹＢ１４ Ｐｏｔｒｉ．００２Ｇ０３８５００．１ ＮｔＭＹＢ１４ ＮｂＳ０００２７９０４ｇ０００３．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ１４，ＭＹＢ１４
ＰｔＭＹＢ１５ Ｐｏｔｒｉ．００５Ｇ２２４１００．１ ＮｔＭＹＢ１５ ＮｂＳ０００３４２８５ｇ００１２．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ１５，ＭＹＢ１５
ＰｔＭＹＢ１７ Ｐｏｔｒｉ．００２Ｇ１５７６００．１ ＮｔＭＹＢ１７ ＮｂＳ０００２２０２８ｇ０００５．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ１７，ＭＹＢ１７
ＰｔＭＹＢ２１ Ｐｏｔｒｉ．０１７Ｇ０７１５００．１ ＮｔＭＹＢ２１ ＮｂＳ０００５５８９１ｇ０００３．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ３，ＭＹＢ２１
ＰｔＭＹＢ３６ Ｐｏｔｒｉ．００４Ｇ２１５１００．１ ＮｔＭＹＢ３６ ＮｂＳ０００４５５２９ｇ０００３．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ３６，ＭＹＢ３６
ＰｔＭＹＢ４０ Ｐｏｔｒｉ．００１Ｇ３３６７００．１ ＮｔＭＹＢ４０ ＮｂＳ０００１４１３９ｇ０００９．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ４０，ＭＹＢ４０
ＰｔＭＹＢ４２ Ｐｏｔｒｉ．００１Ｇ１１８８００．１ ＮｔＭＹＢ４２ ＮｂＳ０００５１７３７ｇ０００４．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ４２，ＭＹＢ４２
ＰｔＭＹＢ４３ Ｐｏｔｒｉ．０１７Ｇ１３０３００．１ ＮｔＭＹＢ４３ ＮｂＳ００００５２６４ｇ０００６．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ４３，ＭＹＢ４３
ＰｔＭＹＢ４８ Ｐｏｔｒｉ．００９Ｇ０２７３００．１ ＮｔＭＹＢ４８ ＮｂＳ０００５０６０２ｇ０００５．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ４８，ＭＹＢ４８
ＰｔＭＹＢ５０ Ｐｏｔｒｉ．０１５Ｇ０８２７００．１ ＮｔＭＹＢ５０ ＮｂＳ０００１０６６３ｇ００１４．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ５０，ＭＹＢ５０
ＰｔＭＹＢ５２１ Ｐｏｔｒｉ．００５Ｇ１８６４００．１ ＮｔＭＹＢ５２１ ＮｂＳ０００１２０４６ｇ０００５．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ５２，ＭＹＢ５２
ＰｔＭＹＢ５２２ Ｐｏｔｒｉ．０１２Ｇ０３９４００．１ ＮｔＭＹＢ５２２ ＮｂＳ００００３８４６ｇ０００６．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ５２，ＭＹＢ５２
ＰｔＭＹＢ５２３ Ｐｏｔｒｉ．０１５Ｇ０３３６００．１ ＮｔＭＹＢ５２３ ＮｂＳ０００５７９６８ｇ０００６．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ５２，ＭＹＢ５２
ＰｔＭＹＢ５６ Ｐｏｔｒｉ．０１３Ｇ０６７０００．１ ＮｔＭＹＢ５６ ＮｂＳ０００１６２６６ｇ０００４．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ５６，ＭＹＢ５６
ＰｔＭＹＢ６１１ Ｐｏｔｒｉ．００５Ｇ００１６００．１ ＮｔＭＹＢ６１１ ＮｂＳ０００３８６１４ｇ０００５．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ６１，ＭＹＢ６１
ＰｔＭＹＢ６１２ Ｐｏｔｒｉ．０１３Ｇ００１０００．１ ＮｔＭＹＢ６１２ ＮｂＳ００００８９９２ｇ０００４．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ６１，ＭＹＢ６１
ＰｔＭＹＢ６２ Ｐｏｔｒｉ．００８Ｇ１２２１００．１ ＮｔＭＹＢ６２ ＮｂＳ００００２５９８ｇ００１５．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ６２，ＭＹＢ６２
ＰｔＭＹＢ６５ Ｐｏｔｒｉ．００１Ｇ２２４５００．３ ＮｔＭＹＢ６５ ＮｂＳ０００２４７９４ｇ００１７．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ６５，ＭＹＢ６５
ＰｔＭＹＢ６７ Ｐｏｔｒｉ．００１Ｇ０７５４００．１ ＮｔＭＹＢ６７ ＮｂＳ００００４７１８ｇ０００２．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ６７，ＡＴＹ５３
ＰｔＭＹＢ６８ Ｐｏｔｒｉ．００２Ｇ１１３７００．２ ＮｔＭＹＢ６８ ＮｂＳ００００８３３６ｇ０００２．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ６８，ＭＹＢ６８
ＰｔＭＹＢ７３１ Ｐｏｔｒｉ．００２Ｇ１２２６００．１ ＮｔＭＹＢ７３１ ＮｂＳ０００５６６６０ｇ０００１．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ７３，ＭＹＢ７３
ＰｔＭＹＢ７３２ Ｐｏｔｒｉ．００５Ｇ１４２６００．１ ＮｔＭＹＢ７３２ ＮｂＳ０００３８９５３ｇ０００３．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ７３，ＭＹＢ７３
ＰｔＭＹＢ７３３ Ｐｏｔｒｉ．０１４Ｇ０３５１００．１ ＮｔＭＹＢ７３３ ＮｂＳ０００３７６８７ｇ０００２．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ７３，ＭＹＢ７３
ＰｔＭＹＢ８２ Ｐｏｔｒｉ．０１８Ｇ１２７７００．１ ＮｔＭＹＢ８２ ＮｂＳ０００１７５５３ｇ０００８．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ８２，ＭＹＢ８２
ＰｔＭＹＢ８３ Ｐｏｔｒｉ．００１Ｇ２６７３００．１ ＮｔＭＹＢ８３ ＮｂＳ０００２３４１２ｇ００１０．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ８３，ＭＹＢ８３
ＰｔＭＹＢ８８ Ｐｏｔｒｉ．０１０Ｇ０９３０００．１ ＮｔＭＹＢ８８ ＮｂＳ００００４２６２ｇ０００６．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ８８，ＭＹＢ８８
ＰｔＭＹＢ９１１ Ｐｏｔｒｉ．００６Ｇ０８５９００．１ ＮｔＭＹＢ９１１ ＮｂＳ０００２２３０３ｇ０００２．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ９１，ＡＴＰＨＡＮ
ＰｔＭＹＢ９１２ Ｐｏｔｒｉ．０１７Ｇ１１２３００．１ ＮｔＭＹＢ９１２ ＮｂＳ０００００６８３ｇ０００９．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ９１，ＡＴＰＨＡＮ
ＰｔＭＹＢ９４ Ｐｏｔｒｉ．０１７Ｇ０８２５００．１ ＮｔＭＹＢ９４ ＮｂＳ０００１７９１６ｇ００１９．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ９４，ＭＹＢ９４
ＰｔＭＹＢ９６ Ｐｏｔｒｉ．００４Ｇ１２６７００．１ ＮｔＭＹＢ９６ ＮｂＳ０００５５６３１ｇ０００３．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ９６，ＭＹＢ９６
ＰｔＭＹＢ１０２ Ｐｏｔｒｉ．００４Ｇ０３３１００．１ ＮｔＭＹＢ１０２ ＮｂＳ０００１５６２４ｇ０００９．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ１０２，ＭＹＢ１０２
ＰｔＭＹＢ１０３ Ｐｏｔｒｉ．００１Ｇ０９９８００．１ ＮｔＭＹＢ１０３ ＮｂＳ０００００５３２ｇ００１０．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ１０３，ＭＹＢ１０３
ＰｔＭＹＢ１０６１ Ｐｏｔｒｉ．０１０Ｇ１６５７００．１ ＮｔＭＹＢ１０６１ ＮｂＳ０００００１１５ｇ０００４．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ１０６，ＭＹＢ１０６
ＰｔＭＹＢ１０６２ Ｐｏｔｒｉ．０１７Ｇ０８６３００．２ ＮｔＭＹＢ１０６２ ＮｂＳ００００２３６７ｇ００１１．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ１０６，ＭＹＢ１０６
ＰｔＭＹＢ１０８ Ｐｏｔｒｉ．００８Ｇ１０１４００．１ ＮｔＭＹＢ１０８ ＮｂＳ０００２７２１１ｇ０００２．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ１０８，ＢＯＳ１
ＰｔＭＹＢ１０９１ Ｐｏｔｒｉ．００８Ｇ０６２７００．１ ＮｔＭＹＢ１０９１ ＮｂＳ００００２７１１ｇ０００３．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ１０９，ＭＹＢ１０９
ＰｔＭＹＢ１０９２ Ｐｏｔｒｉ．０１０Ｇ１９５０００．１ ＮｔＭＹＢ１０９２ ＮｂＳ０００２９０６０ｇ００１７．１ Ｒ２Ｒ３ ＡｔＭＹＢ１０９，ＭＹＢ１０９
ＰｔＭＹＢ１１１ Ｐｏｔｒｉ．００２Ｇ１９８１００．１ ＮｔＭＹＢ１１１ ＮｂＳ０００３８６６５ｇ０００１．１ Ｒ２Ｒ３ ＡＴＭＹＢ１１１，ＭＹＢ１１１
注：毛白杨基因编号来自 ｐｈｙｔｏｚｏｍｅ网站 ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｈｙｔｏｚｏｍｅ．ｎｅｔ／，版本 ｖ３．０；烟草基因编号来自 ｓｏｌｇｅｎｏｍｉｃｓｎｅｔｗｏｒｋ网站 ｈｔｐ：／／ｓｏｌ
ｇｅｎｏｍｉｃｓ．ｎｅｔ／，版本ｖ０．４．４。
８２
第１期 郭 伟，等：烟草和毛白杨次生维管发育相关ＭＹＢ转录因子分析
２．２ 烟草和毛白杨的ＭＹＢ同源基因的系统树分析
运用 ＣｌｕｓｔａｌＸ１．８３软件对烟草和毛白杨的
ＭＹＢ基因的蛋白全长序列进行多重序列比对，用
ＭＥＧＡ５．１０软件采用 ＮｅｉｇｈｂｏｒＪｏｉｎｉｎｇ（ＮＪ）方法进
行系统树构建（图１）。９６个烟草和毛白杨的 ＭＹＢ
基因划分为２３个亚组（Ｇ１ ２３）。烟草和毛白杨的
直系同源基因在系统树中属于同一个亚组。Ｇ４包
含３个烟草３ＲＭＹＢ基因和３个毛白杨３ＲＭＹＢ基
因，Ｇ５包含 １个烟草 ４ＲＭＹＢ基因和 １个毛白杨
４ＲＭＹＢ基因，其余的亚组全部是 Ｒ２Ｒ３ＭＹＢ基因。
拟南芥的 Ｒ２Ｒ３ＭＹＢ基因分为 ２５个亚组（Ｓ１
Ｓ２５）［１２，２３］，其中，Ｓ２３、Ｓ２２、Ｓ２１、Ｓ１８、Ｓ１３、Ｓ４、Ｓ７、Ｓ９、
Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ４和Ｓ９亚组分别对应烟草和毛白杨的Ｇ１、
Ｇ２、Ｇ３、Ｇ９、Ｇ１３、Ｇ１４、Ｇ１５、Ｇ１６、Ｇ１７、Ｇ１８、Ｇ２１和Ｇ２２
亚组；而Ｇ１６和Ｇ２２对应的拟南芥同源基因在Ｓ９亚
组，Ｇ１４和Ｇ２１对应的拟南芥同源基因在Ｓ４亚组，说
明烟草和毛白杨与拟南芥直系同源基因在序列上发
生了分化，导致在系统发育树中分别属于不同的
亚组。
２．３ 烟草和毛白杨的ＭＹＢ同源基因在维管发育过
程中的表达分析
早期研究发现，旺长期的烟草和扦插４个月的
毛白杨在第１ ３节间完成了从初生生长到次生生
长的转变，分别对烟草和毛白杨的第１ ３节间的
样本进行了高通量测序，得到从初生生长到次生生
长过程中相关基因的表达谱（图２）。在４８对烟草
和毛白杨的ＭＹＢ同源基因中，１５对基因（ＭＹＢ３Ｒ５、
ＭＹＢ７、ＭＹＢ４２、ＭＹＢ５０、ＭＹＢ５２１、ＭＹＢ５２２、ＭＹＢ６１
１、ＭＹＢ６１２、ＭＹＢ７３２、ＭＹＢ７３３、ＭＹＢ８３、ＭＹＢ８８、
ＭＹＢ９１１、ＭＹＢ９１２和 ＭＹＢ１０９１）在烟草和毛白杨
的３个节间的表达模式相似。
ＭＹＢ３Ｒ１、ＭＹＢ３Ｒ４、ＭＹＢ５６、ＭＹＢＣＤＣ５、ＭＹＢ４２、
ＭＹＢ１４、ＭＹＢ２１、ＭＹＢ４８、ＭＹＢ５２３、ＭＹＢ４Ｒ１、ＭＹＢ６７、
ＭＹＢ６８、ＭＹＢ１０６２、ＭＹＢ１１１、ＭＹＢ７３１、ＭＹＢ１０６１这
１６对基因在烟草和毛白杨中的表达差异较大，其
中，ＭＹＢ４Ｒ１、ＭＹＢＣＤＣ５、ＭＹＢ４２、ＭＹＢ１４、ＭＹＢ２１、
ＭＹＢ４８、ＭＹＢ５２３、ＭＹＢ６７、ＭＹＢ６８、ＭＹＢ１０６２和
ＭＹＢ１１１１１对 ＭＹＢ同源基因中的毛白杨基因在 ３
个节间均没有发生表达，而相应的烟草的同源基因
却发生了表达。ＭＹＢ１０６１在毛白杨中表达而在烟
草中没有表达，说明上述基因在烟草和毛白杨的进
化过程中发生了组织特异表达的改变。ＭＹＢ２１同
源基因在烟草和毛白杨茎的前３个节间没有表达。
通过ＣｌｕｓｔａｌＸ１．８３软件对烟草和毛白杨ＭＹＢ基因的全长
蛋白序列进行比对，用 ＭＥＧＡ５．１０软件中的 ＮｅｉｇｈｂｏｒＪｏｉｎｉｎｇ
（ＮＪ）方法采用１０００次重复比对进行系统树的构建，并进行了
亚组（Ｇ）划分。图的最右侧是对应拟南芥 ＭＹＢ基因的亚组
（Ｓ）。比例尺表示０．０５个氨基酸的进化距离。
图１ 烟草和毛白杨的ＭＹＢ基因的系统树分析
９２
林 业 科 学 研 究 第２９卷
从左到右分别是 ＰＩＮ１、ＰＩＮ２、ＰＩＮ３、ＴＩＮ１、ＴＩＮ２、
ＴＩＮ３的ＲＰＫＭ值。热图的制作是通过 Ｍａｔｒｉｘ２ｐｎｇ网站
（英属哥伦比亚大学，ｈｔｐ：／／ｃｈｉｂｉ．ｕｂｃ．ｃａ／ｍａｔｒｉｘ２ｐｎｇ）．
ＲＰＫＭ的值由不同的颜色表示：最小值０．４，最大值２０。
图２ 烟草和毛白杨ＭＹＢ直系同源基因
在前３个节间的表达分析
２．４ 烟草和毛白杨ＭＹＢ同源基因在不同组织中的
表达分析
选择在烟草和毛白杨中都发生表达并且在毛白
杨中没有研究的８对ＭＹＢ基因，在烟草和毛白杨的
第１ ６节间以及顶端分生组织、叶片、根中通过荧
光定量ＰＣＲ进行表达分析（图３）。对比荧光定量
ＰＣＲ结果与基于测序的数字表达谱，发现烟草和毛
白杨在不同组织中具有相同的变化趋势。这 ８对
ＭＹＢ同源基因在烟草和毛白杨的不同组织中的表
达模式也基本一致（图３）。
ＭＹＢ４２、ＭＹＢ５２１、ＭＹＢ５２２的同源基因在烟草
和毛白杨的顶端分生组织（ＳＡＭ）和叶片中的表达量
最低，在远离顶端的节间中的表达量比靠近顶端的
节间高，说明基因表达水平随茎的木质化程度的提
高而相应提高。ＭＹＢ５２１和 ＭＹＢ１０９１在根中的表
达量最高，ＭＹＢ５２２和ＭＹＢ４２在第６节间的表达量
最高，说明 ＭＹＢ５２１和 ＭＹＢ５２２的相似性较高（图
１），但是表达模式却不同，说明这２个基因在进化过
程中组织表达及作用发生了分化。ＭＹＢ６１１的表达
模式与 ＭＹＢ４２、ＭＹＢ５２１、ＭＹＢ５２２和 ＭＹＢ１０９１相
反，在远离顶端的节间比靠近顶端的节间表达量低，
而叶片中的表达量比根高，说明 ＭＹＢ６１１的表达量
变化与茎的木质化程度成反比，可能更多的参与了
初生维管组织的形成。ＭＹＢ１０３在 ＳＡＭ、叶片和根
中的表达量很低，在茎不同节间中的表达量先升高
后降低，在第１和第６节间的表达量最低，却在维管
组织分化过程（第２ ５节间）中的表达量较高，说
明它们更多的参与到初生到次生生长的转换。
ＭＹＢ１５在ＳＡＭ和前３个节间中的表达量较高，而在
后３个节间、叶片和根中的表达量却很低，说明
ＭＹＢ１５主要参与初生维管组织的形成和初生到次
生生长的转换。ＭＹＢ５０在第１ ６节间的表达量较
高，却在根中的表达量最低，说明 ＭＹＢ５０特异参与
了茎的初生生长、初生到次生生长的转换以及次生
生长的整个维管组织发育过程。
３ 结论与讨论
随着生命科学和生物技术的迅猛发展，一些木
本植物的基因组测序已经完成，测序结果大多是存
储在公用数据库的服务器中，研究人员经过生物信
息学的初步分析，已经获得了大量有关木材形成过
程的相关基因。随着高通量测序成本的降低、质量
的提高，过去几年中在世界范围内产生了大量的测
序结果。虽然公用服务器已经对普通研究人员开
放，并且能够提供高效、新颖的分析方法，但是由于
生物信息学相关知识并没有很好的普及，使大量测序
０３
第１期 郭 伟，等：烟草和毛白杨次生维管发育相关ＭＹＢ转录因子分析
柱形图表示从荧光定量 ＲＴＰＣＲ中得到的转录丰度（相对表达量）；ＴＩＮ１ ６为烟草的１ ６节间；ＴＬ为烟草的叶片；ＴＲ为烟草的根；
ＴＳ为烟草的ＳＡＭ；ＰＩＮ１－６为毛白杨的１ ６节间；ＰＬ为毛白杨的叶片；ＰＲ为毛白杨的根；ＰＳ毛白杨的ＳＡＭ；ＲＰＫＭ为基因在相应组织中
的ＲＮＡｓｅｑ的表达值。
图３ 烟草和毛白杨的ＭＹＢ直系同源基因在不同组织的表达分析
１３
林 业 科 学 研 究 第２９卷
结果没有得到合理的使用；而在得到的分析结果中，
注释信息（基因结构、推定的功能等）大多是通过与
拟南芥基因组进行比对推测，而拟南芥本身不存在
典型的次生生长特征，缺少某些木材形成基因和相
关的生物学过程［１６］，显然这些基因的功能需要进一
步鉴定。
本文将烟草维管组织转录组数据库中的 ＭＹＢ
转录因子基因与毛白杨基因组数据库进行比对，得
到４８对ＭＹＢ同源基因（表２）。得到的这种一一对
应关系，与拟南芥与毛白杨同源基因往往是一对二
的关系不同，说明毛白杨和烟草更具有相同的进化
背景，如可能是在染色体加倍后毛白杨和烟草才发
生分化，二者更具有相同的生物学特征。通过对烟
草和毛白杨的第１ ３节间的样本进行基因表达谱
高通量测序，得到每个同源基因在不同节间的表达
量，找到了１５对表达模式相似的同源基因。选取８
对烟草和毛白杨中都发生表达并且在毛白杨中没有
研究的ＭＹＢ同源基因，在烟草和毛白杨的第１ ６
节间和根、叶和顶端分生组织中通过相对荧光定量
ＰＣＲ进行表达分析，结果不仅证明与表达谱结果一
致，并且这８对ＭＹＢ同源基因在烟草和毛白杨中具
有相似的表达模式，说明通过研究烟草的ＭＹＢ转录
因子来揭示相应的毛白杨的维管发育相关基因的作
用具有可行性。
ＭＹＢ４２、ＭＹＢ５２１和 ＭＹＢ５２２的同源基因在烟
草和毛白杨中的表达量与茎的木质化程度成正比，
在远离顶端的节间中的表达量比靠近顶端的节间
高，与其直系同源基因 ＡｔＭＹＢ４２和 ＡｔＭＹＢ５２在拟南
芥中的表达模式相似，其在茎的基部的表达量比中
部和上部高［１５］。ＭＹＢ５２１在烟草和毛白杨的根中
具有最高的表达量，而ＡｔＭＹＢ５２在拟南芥的根中表
达量却很低，说明虽然 ＭＹＢ５２１、ＭＹＢ５２２与
ＡｔＭＹＢ５２的相似性很高，但是表达模式有区别，
ＭＹＢ５２１可能在植物生长发育中参与了不同于
ＭＹＢ５２２的作用。ＡｔＭＹＢ４２和 ＡｔＭＹＢ５２在次生细
胞壁的合成中即在纤维素、木聚糖和木质素合成中
行使 功 能［１５］，可 以 推 测 ＭＹＢ４２、ＭＹＢ５２１和
ＭＹＢ５２２在烟草和毛白杨中可能会在不同器官的细
胞壁合成中发挥作用，需要进一步加以阐明。
ＭＹＢ６１的同源基因在烟草和毛白杨中的表达量与
茎的木质化程度成反比，即在远离顶端的节间中的
表达量比靠近顶端的节间低。有研究表明，Ａｔ
ＭＹＢ６１的非正常表达是 ｄｅｔ３拟南芥突变体表现出
异位木质化的充分和必要条件［２４］，所以，可以推测
ＭＹＢ６１可能在维管组织发育过程中行使功能。
ＭＹＢ１０３同源基因在烟草和毛白杨维管组织分化的
过程（第２ ５节间）中具有较高的表达量，而 Ａｔ
ＭＹＢ１０３在拟南芥茎的基部的表达量比中部和上部
高［１５］，说明烟草和毛白杨中的 ＭＹＢ１０３同源基因与
拟南芥ＡｔＭＹＢ１０３都在植株的茎的快速伸长区的表
达水平较高。ＡｔＭＹＢ１０３是 ＳＮＤ１、ＮＳＴ１、ＶＮＤ６、
ＶＮＤ７、ＮＳＴ１和ＮＳＴ２的下游靶基因，在次生细胞壁
的合成中行使功能［１５］，因此，可以推测烟草和毛白
杨中的ＭＹＢ１０３同源基因具有相似的功能。ＭＹＢ１５
同源基因在烟草和毛白杨的ＳＡＭ和第１ ３节间的
表达量较高，而ＡｔＭＹＢ１５能够在ＡＢＡ调节的响应环
境信号途径和耐寒性中起作用［２５］，说明 ＭＹＢ１５可
能具有多种功能，即能够在维管组织分化、信号转导
和抗性中起作用，需要进一步阐明。目前没有关于
ＭＹＢ５０和ＭＹＢ１０９基因功能的报道，ＭＹＢ５０同源基
因在烟草和毛白杨的第１ ６节间中具有较高的表
达水平，而ＭＹＢ１０９的同源基因在烟草和毛白杨叶
片和根中的表达量都比较高，在茎中同样表现出与
木质化程度成正比的模式，说明 ＭＹＢ５０和 ＭＹＢ１０９
能够在维管发育过程中起作用，有待进一步深入研
究。总之，根据表达模式可以推测这８对ＭＹＢ基因
都能够在维管发育中起重要作用，有必要利用烟草
的研究系统对其进行深入的功能鉴定。
病毒诱导的基因沉默（ＶＩＧＳ）是一种能够快速
的通过ＲＮＡｉ来介导基因沉默的技术，不需要对植物
进行遗传转化，能够对植物基因功能进行快速分
析［１９２０］。烟草的ＶＩＧＳ系统是一个快速、可靠的基因
功能分析系统，已在研究植物细胞壁形成相关基因
的功能中得到成功应用［２０］。纤维素、木聚糖和木质
素合成的相关基因，通过ＶＩＧＳ介导的烟草植株与在
其它不同物种中不同基因沉默系统的表型相似［２０］。
因此，上述获得的烟草和毛白杨ＭＹＢ同源基因可以
通过烟草的ＶＩＧＳ系统，研究它们在次生维管发育中
的作用。
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ｌｉｇｎｉｎｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｔｈｒｏｕｇｈｎｅｇａｔｉｖｅｌｙｃｏｎｔｒｏｌｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｓｏｆ
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（责任编辑：詹春梅）
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