全 文 ：林业科学研究摇 圆园员源袁圆苑渊缘冤院远园源 远员员云燥则藻泽贼 砸藻泽藻葬则糟澡
摇 摇 文章编号院员园园员鄄员源怨愿渊圆园员源冤园缘鄄远园源鄄园愿
杨树 悦阅孕运基因家族的表达分析
及功能预测
张摇 进袁 李建波袁 刘伯斌袁 陈摇 军袁 卢孟柱鄢
渊林木遗传育种国家重点实验室袁中国林业科学研究院林业研究所袁北京摇 员园园园怨员冤
收稿日期院 圆园员猿鄄园远鄄圆园
基金项目院 野十二窑五冶愿远猿 计划课题野杨树分子育种与品种创制冶渊圆园员员粤粤员园园圆园员冤曰中国博士后科学基金面上资助渊圆园员源酝缘缘园员园源冤
作者简介院 张进渊员怨愿缘 原 冤袁男袁博士研究生援主要研究方向院树木性状的分子基础援电话院园员园 原 远圆愿圆源园圆园援 耘鄄皂葬蚤造院扎澡葬灶早 原 园园苑躁蚤灶岳 员远猿援 糟燥皂
鄢 通讯作者院研究员袁博士生导师袁从事分子生物学研究援 耘鄄皂葬蚤造院蕴怎皂扎岳 糟葬枣援 葬糟援 糟灶
摘要院为探究 悦阅孕运基因在木材形成过程中的作用袁本研究在基因组水平上对杨树 悦阅孕运泽 基因家族的成员进行分
析袁找到 猿圆 个 悦阅孕运泽及 员园 个 悦砸运泽成员遥 对 悦阅孕运基因家族成员在杨树中表达特性进行了分析袁发现其家族成员
在不同组织尧不同发育阶段以及毛白杨次生维管发育不同时期的表达特性不同遥 分析杨树 悦阅孕运 基因家族中 猿 个
基因 孕贼悦孕运员尧孕贼悦孕运远尧孕贼悦孕运员缘袁其蛋白质一级结构均存在 员 个跨膜区袁其蛋白定位在细胞膜上遥
关键词院杨树曰悦阅孕运曰基因家族曰基因表达
中图分类号院杂苑怨圆援 员员 文献标识码院粤
耘曾责则藻泽泽蚤燥灶 葬灶凿 云怎灶糟贼蚤燥灶葬造 粤灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 悦阅孕运 郧藻灶藻 云葬皂蚤造赠 蚤灶 孕燥责怎造怎泽
在匀粤晕郧 允蚤灶袁 蕴陨 允蚤葬灶鄄遭燥袁 蕴陨哉 月燥鄄遭蚤灶袁 悦匀耘晕 允怎灶袁 蕴哉 酝藻灶早鄄扎澡怎
渊杂贼葬贼藻 运藻赠 蕴葬遭燥则葬贼燥则赠 燥枣 栽则藻藻 郧藻灶藻贼蚤糟泽 葬灶凿 月则藻藻凿蚤灶早袁 砸藻泽藻葬则糟澡 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣 云燥则藻泽贼则赠袁 悦澡蚤灶藻泽藻 粤糟葬凿藻皂赠 燥枣 云燥则藻泽贼则赠袁 月藻蚤躁蚤灶早摇 员园园园怨员袁 悦澡蚤灶葬冤
粤遭泽贼则葬糟贼院 悦葬造糟蚤怎皂鄄凿藻责藻灶凿藻灶贼 责则燥贼藻蚤灶 噪蚤灶葬泽藻泽 渊悦阅孕运泽冤 葬则藻 蚤皂责燥则贼葬灶贼 悦葬圆 垣 泽藻灶泽燥则泽 葬灶凿 藻枣枣藻糟贼燥则泽 蚤灶 悦葬圆 垣 泽蚤早灶葬造
贼则葬灶泽凿怎糟贼蚤燥灶 责葬贼澡憎葬赠援 栽澡藻赠 责造葬赠 糟则怎糟蚤葬造 则燥造藻泽 蚤灶 则藻早怎造葬贼蚤燥灶 燥枣 责造葬灶贼 凿藻增藻造燥责皂藻灶贼 葬灶凿 贼燥造藻则葬灶糟藻 燥枣 增葬则蚤燥怎泽 藻灶增蚤则燥灶鄄
皂藻灶贼葬造 泽贼则藻泽泽藻泽援 陨灶 贼澡蚤泽 泽贼怎凿赠袁 葬 早藻灶燥皂藻鄄憎蚤凿藻 葬灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 孕燥责怎造怎泽 悦阅孕运泽 憎葬泽 责藻则枣燥则皂藻凿袁 蚤灶糟造怎凿蚤灶早 责澡赠造燥早藻灶赠袁 早藻灶藻
泽贼则怎糟贼怎则藻 葬灶凿 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 责葬贼贼藻则灶泽援 栽澡蚤则贼赠鄄贼憎燥 悦阅孕运 早藻灶藻泽 葬灶凿 贼藻灶 悦砸运 早藻灶藻泽 憎藻则藻 蚤凿藻灶贼蚤枣蚤藻凿援 云怎则贼澡藻则皂燥则藻袁 贼澡藻
早藻灶藻 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 责则燥枣蚤造藻泽 泽澡燥憎藻凿 贼澡葬贼 葬 灶怎皂遭藻则 燥枣 孕燥责怎造怎泽 悦阅孕运 凿蚤枣枣藻则藻灶贼蚤葬造造赠 藻曾责则藻泽泽藻凿 葬糟则燥泽泽 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 贼蚤泽泽怎藻泽 葬灶凿
凿藻增藻造燥责皂藻灶贼葬造 泽贼葬早藻泽援 栽澡则藻藻 孕燥责怎造怎泽 悦阅孕运 早藻灶藻袁 蚤援 藻援 孕贼悦孕运员袁 孕贼悦孕运远 葬灶凿 孕贼悦孕运员缘袁 憎藻则藻 糟造燥灶藻凿 葬灶凿 葬灶葬鄄
造赠扎藻凿袁 则藻增藻葬造蚤灶早 贼澡藻蚤则 责则燥贼藻蚤灶泽 造燥糟葬造蚤扎藻凿 蚤灶 糟藻造造 皂藻皂遭则葬灶藻援 栽澡藻泽藻 则藻泽怎造贼泽 皂葬赠 造葬赠 贼澡藻 枣燥怎灶凿葬贼蚤燥灶 枣燥则 枣怎灶糟贼蚤燥灶葬造 葬灶葬造赠鄄
泽蚤泽 燥枣 孕燥责怎造怎泽 悦阅孕运 早藻灶藻 枣葬皂蚤造赠 蚤灶 贼澡藻 枣怎贼怎则藻援
运藻赠 憎燥则凿泽院 孕燥责怎造怎泽曰 悦阅孕运曰 早藻灶藻 枣葬皂蚤造赠曰 早藻灶藻 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶
植物在其生长发育过程中袁会受到各种内外
因素的影响袁植物体自身形成了一套复杂的信号
网络途径来适应多变的外界环境遥 悦葬圆 垣 作为植
物中重要的第二信使袁在细胞信号转导过程中起
重要作用 咱员暂 遥 在植物中袁各种外界刺激袁如光照尧
激素尧生物胁迫及非生物胁迫都会触发 悦葬圆 垣在胞
内浓度的变化袁胞外信号经受体进行一系列跨膜
信号转换后袁调节 悦葬圆 垣的分布及其在特定部位的
瞬间变化而产生 悦葬圆 垣信号 咱圆 原 远暂 袁悦葬圆 垣信号能被各
种不同的 悦葬圆 垣传感器感知并将其传递给下游分
子袁如下游靶蛋白的磷酸化等 咱苑 原 愿暂 遥 植物体内存
在 源 类 悦葬圆 垣传感蛋白 辕 悦葬圆 垣结合蛋白袁即钙调素
渊悦葬造皂燥凿怎造蚤灶袁悦葬酝冤尧类钙调素蛋白 渊 悦葬造皂燥凿怎造蚤灶鄄
造蚤噪藻 责则燥贼藻蚤灶泽袁 悦葬酝蕴冤 尧钙调磷酸酶 月 类似蛋白
渊 悦葬造糟蚤灶藻怎则蚤灶 月 造蚤噪藻 责则燥贼藻蚤灶泽袁悦月蕴泽 辕 杂悦葬月孕泽冤和钙依
赖蛋白激酶 渊 悦葬造糟蚤怎皂鄄凿藻责藻灶凿藻灶贼 责则燥贼藻蚤灶 噪蚤灶葬泽藻泽袁
第 缘 期 张进等院杨树 悦阅孕运基因家族的表达分析及功能预测
悦阅孕运泽冤 咱怨 原 员圆暂 袁其中袁 悦葬酝尧 悦葬酝蕴 和 悦月蕴 仅包含
悦葬圆 垣结合域袁缺乏效应域袁因此袁它们只能作为
悦葬圆 垣信号感应器袁通过与其它靶蛋白的结合来调
节其活性 咱猿暂 遥 相比之下袁悦阅孕运 蛋白则包含 员 个
晕鄄端可变区及 猿 个功能区袁功能区分别为具有催
化活性的 杂藻则 辕 栽澡则 蛋白激酶区尧自抑制区以及包
含 耘云鄄澡葬灶凿 模块负责结合 悦葬圆 垣 的 悦葬酝 区 咱怨袁 员猿暂 遥
悦阅孕运 独特的结构使它同时具备 悦葬圆 垣感应器和效
应器的功能遥 悦阅孕运 通过解除其自抑制的机制使
其具有活性 咱员源暂 遥 当 悦葬圆 垣结合到 悦阅孕运 的 悦葬酝 区
时袁悦阅孕运 蛋白构象发生改变袁将自抑制区从激酶
区释放袁从而激活其酶活性遥 近年来袁有研究表
明袁所 有 悦 端 区 同 催 化 区 一 起 行 使 激 活
活性 咱员缘 原 员远暂 遥
悦阅孕运 是植物中研究最为深入的 悦葬圆 垣传感器
之一袁到目前为止袁已经在植物界中从绿藻到显
花植物以及原生生物中都发现了 悦阅孕运袁但在酵
母尧线虫尧果蝇和人中都没有发现 悦阅孕运 的存
在 咱员苑暂 遥 在各类植物中的大量研究表明袁悦阅孕运 广
泛参与植物的各种响应袁如高光强尧激素响应尧机
械损伤尧非生物胁迫以及病原菌侵染等遥 水稻中
韵泽悦阅孕运员猿尧 韵泽悦阅孕运员圆 和 韵泽悦阅孕运圆员 分别在低
温尧低氮及盐胁迫响应过程中起作用 咱员愿 原 圆园暂 遥 蒺
藜苜蓿渊酝藻凿蚤糟葬早燥 贼则怎灶糟葬贼怎造葬冤 悦阅孕运员 参与根系发
育袁将 悦阅孕运员 通过 砸晕粤蚤 沉默后袁导致转基因植
株发根数量与根细胞长度显著降低袁基因芯片分
析表明袁悦阅孕运员 沉默后改变了细胞壁以及防御相
关基因的表达 咱圆员暂 遥 葡萄 悦孕运员 在拟南芥中超表
达促进了植物生长袁增强了萌发尧萌发后生长和
气孔运动中的 粤月粤 超敏性 咱圆圆暂 遥 此外袁 悦葬圆 垣 和
悦阅孕运 还参与黄瓜中 晕韵 和生长素诱导的不定根
形成 咱圆猿暂 遥 这些研究都表明 悦阅孕运 广泛参与了植
物的各种环境响应袁但其确切的生物学功能目前
并不十分清楚遥 目前袁在拟南芥基因组中共发现
猿源 个 悦阅孕运 基因成员 咱怨暂 袁水稻中检测到 猿员 个
悦阅孕运 基因成员 咱圆源暂 遥 杨树全基因组序列虽已公
布袁但对于 悦阅孕运 基因家族成员的研究尚不系
统遥 本研究利用拟南芥 悦阅孕运 蛋白序列袁在杨树
基因组数据库中查找相应的同源序列袁共检测到
猿圆 个 悦阅孕运 基因及 员园 个 悦砸运渊 悦阅孕运鄄砸藻造葬贼藻凿 运蚤鄄
灶葬泽藻冤基因成员遥 在此基础上袁构建了杨树 悦阅孕运
蛋白的系统进化树袁并对其中 猿 个 悦阅孕运 蛋白的
亚细胞定位进行了分析遥 研究结果为以后解析
杨树 悦阅孕运 基因的功能提供了基础遥
员摇 材料与方法
员援 员摇 实验材料
实验所用杨树次生维管再生材料取自毛白杨
渊孕燥责怎造怎泽 贼燥皂藻灶贼燥泽葬 悦葬则则援 冤形成层区域袁由中国林业
科学研究院林木遗传育种国家重点实验室保存遥 杨
树次生维管再生材料取材方法详见 阅怎咱圆缘暂 袁所用组
织部位为包含未成熟木质部的形成层区域袁毛白杨
剥皮后第 远尧员园尧员圆尧员源尧员远尧员愿 和 圆圆 天的样本用于基
因表达分析遥 大肠杆菌 渊 耘泽糟澡藻则蚤糟澡蚤葬 糟燥造蚤 冤 菌株
栽则葬灶泽员鄄栽员 购自天根生化科技有限公司渊北京冤袁根癌
农杆菌渊粤早则燥遭葬糟贼藻则蚤怎皂 贼怎皂藻枣葬糟蚤藻灶泽冤菌株 郧灾猿员园员 由
本实验室保存遥
员援 圆摇 实验试剂
孕悦砸所用试剂和 酝葬则噪藻则 购自天根生化科技有
限公司渊北京冤遥 砸晕粤 提取和反转录试剂盒 杂怎责藻则鄄
泽糟则蚤责贼陨陨陨 云蚤则泽贼鄄泽贼则葬灶凿 运蚤贼等购买于 陨灶增蚤贼则燥早藻灶 公司渊上
海冤遥 用 孕则蚤皂藻则 缘援 园 软件设计引物袁砸藻葬造鄄贼蚤皂藻 孕悦砸所
用引物使用在线设计软件 孕则蚤皂藻则猿 陨灶责怎贼 园援 源援 园渊澡贼鄄
贼责院 辕 辕 枣则燥凿燥援 憎蚤援 皂蚤贼援 藻凿怎 辕 责则蚤皂藻则猿 辕 冤设计袁实验所需引
物均在 陨灶增蚤贼则燥早藻灶公司合成遥
员援 猿摇 数据来源
拟南芥 悦阅孕运基因及其编码的蛋白质序列来源
于 栽粤陨砸渊澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援 葬则葬遭蚤凿燥责泽蚤泽援 燥则早 辕 冤数据库遥 利
用得到的拟南芥蛋白质序列为搜索对象袁通过 遭造葬泽贼责
程序在杨树基因组数据库渊澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援 责澡赠贼燥扎燥皂藻援
灶藻贼 辕 责燥责造葬则援 责澡责冤中搜索相似的蛋白序列遥
员援 源摇 系统进化树分析
为评估杨树和拟南芥 悦阅孕运 基因的进化关系袁
利用 悦造怎泽贼葬造 载咱圆远暂对其氨基酸序列进行多序列比对袁
使用 酝耘郧粤缘援 园咱圆苑暂中的 晕藻蚤早澡遭燥则鄄允燥蚤灶蚤灶早渊晕允冤法构建
系统进化树遥
员援 缘摇 基因结构分析
杨树及拟南芥 悦阅孕运基因的外显子及内含子结
构使用 郧杂阅杂咱圆愿暂 程序 渊 澡贼贼责院 辕 辕 早泽凿泽援 糟遭蚤援 责噪怎援 藻凿怎援
糟灶 辕 冤完成袁其基因组 阅晕粤 序列及 悦阅杂 序列下载自
孕澡赠贼燥扎燥皂藻数据库渊澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援 责澡赠贼燥扎燥皂藻援 灶藻贼冤遥
员援 远摇 基因表达分析
砸晕粤 提取方法参照植物总 砸晕粤 提取试剂盒
渊砸晕藻葬泽赠 孕造葬灶贼 运蚤贼冤操作方法袁反转录为 糟阅晕粤 第 员
链袁以 糟阅晕粤 为模板进行 择砸栽鄄孕悦砸遥 引物序列见
表 员遥
缘园远
林摇 业摇 科摇 学摇 研摇 究 第 圆苑 卷
表 员摇 实验所用引物序列
引物 引物序列渊缘鸳原 猿鸳冤
孕贼悦孕运员鄄云员 栽郧郧郧悦栽栽粤郧郧粤悦悦郧粤郧栽粤栽郧
孕贼悦孕运员鄄砸员 栽悦悦悦栽栽悦栽悦粤悦粤栽悦悦栽悦悦粤悦
孕贼悦孕运猿鄄云员 郧悦悦郧粤栽郧郧粤郧郧粤栽郧栽粤粤郧粤粤
孕贼悦孕运猿鄄砸员 栽悦悦栽悦郧栽粤粤郧悦栽悦悦悦栽栽悦粤粤
孕贼悦孕运源鄄云员 粤粤悦粤郧粤粤栽悦粤郧郧粤粤栽悦栽栽悦粤郧粤悦粤郧
孕贼悦孕运源鄄砸员 郧粤悦粤粤栽粤悦栽郧悦粤郧粤粤栽悦粤粤郧粤郧郧栽栽
孕贼悦孕运远鄄云员 郧郧粤郧郧粤粤粤栽栽郧悦栽郧郧栽栽栽郧粤
孕贼悦孕运远鄄砸员 栽悦悦栽悦郧悦郧悦栽悦栽粤粤栽栽栽郧栽栽
孕贼悦孕运员缘鄄云员 粤粤郧悦栽悦栽悦栽郧粤粤郧悦栽郧粤粤郧栽悦粤粤
孕贼悦孕运员缘鄄砸员 粤栽粤悦悦悦粤悦栽郧悦栽郧栽悦悦栽栽粤栽悦粤粤
孕贼悦孕运猿猿鄄云员 郧郧悦粤粤栽粤栽栽悦粤悦郧郧郧粤粤粤郧粤
孕贼悦孕运猿猿鄄砸员 悦悦悦悦悦粤栽郧粤悦粤粤粤悦粤粤粤栽栽悦
孕贼悦孕运猿远鄄云员 栽栽栽郧悦粤悦悦栽郧郧粤郧郧粤栽栽栽栽悦
孕贼悦孕运猿远鄄砸员 悦粤郧郧悦粤粤悦粤郧粤粤郧悦粤栽栽郧粤粤
孕贼粤糟贼蚤灶鄄云 郧栽郧悦栽栽悦栽粤粤郧栽栽悦悦郧粤粤悦粤郧栽郧悦
孕贼粤糟贼蚤灶鄄砸 郧粤悦栽粤悦悦粤粤粤郧栽郧栽悦栽郧粤悦悦粤悦悦粤
砸藻葬造鄄贼蚤皂藻 孕悦砸 操作参照 杂再月砸 襆孕则藻皂蚤曾 耘曾
栽葬择栽酝 运蚤贼 渊孕藻则枣藻糟贼 砸藻葬造 栽蚤皂藻袁栽葬运葬砸葬冤进行遥 每个
样品设置 远 个重复袁用 孕贼粤糟贼蚤灶作为内参对照遥
分析杨树 悦阅孕运基因表达所用的基因芯片数据
下载自 晕悦月陨 郧藻灶藻 耘曾责则藻泽泽蚤燥灶 韵皂灶蚤遭怎泽 渊郧耘韵冤 咱圆怨暂数
据库遥 本研究中用到的芯片数据序列号分别为
郧杂耘员猿园源猿 及 郧杂耘圆员源愿员遥
员援 苑摇 亚细胞定位
构建 猿缘杂 启 动 子 驱 动 下 的 孕贼悦孕运员鄄再云孕尧
孕贼悦孕运远鄄再云孕 及 孕贼悦孕运员缘鄄再云孕 融合表达载体遥 将构
建完成的质粒转化农杆菌 郧灾猿员园员 后袁于 蕴月 培养基
中 圆愿益摇培遥 离心重新悬浮后袁用注射器吸取菌
液袁从下表皮经气孔将菌液缓缓注射进烟草叶片中遥
培养 猿远 澡后袁于激光共聚焦显微镜下观察荧光信号
在烟草表皮细胞内的分布遥
圆摇 结果与分析
圆援 员摇 杨树中 悦阅孕运基因的发现及系统进化分析
钙依赖蛋白激酶渊悦阅孕运泽袁悦孕运泽冤是一种钙依赖
的 杂藻则 辕 栽澡则型蛋白激酶袁由多基因编码袁广泛存在于
各种植物中遥 在杨树全基因组数据库中搜索相似的
蛋白质序列袁选取 耘臆员园 原员园的序列为候选序列袁共筛
选得到 猿圆 个 悦阅孕运 基因及 员园 个 悦砸运渊悦阅孕运鄄砸藻造葬贼鄄
藻凿 运蚤灶葬泽藻冤基因遥 有研究表明袁杨树中的基因数目大
约是拟南芥中同源基因的 员援 源 员援 远 倍咱猿园暂 遥 目前袁
已知拟南芥中 悦阅孕运有 猿源 个袁而杨树中 悦阅孕运 基因
数目仅有 猿圆 个袁并不符合这个比例遥 推测可能的原
因是一些功能冗余的基因在杨树基因组复制重组的
过程中丢失袁而 猿园 个左右的 悦阅孕运 足够使其完成正
常的生物学功能遥 图 员 是这些 悦阅孕运 和 悦砸运 在基
因组连锁群上的物理位置袁发现除了第 载陨陨陨尧载灾陨陨 和
第 载灾陨陨陨号连锁群上没有 悦阅孕运泽 的分布外袁其他连
锁群上都有 悦阅孕运泽 的分布遥 同拟南芥一样袁杨树
悦阅孕运泽分布于 源 个组中袁其中袁郧则燥怎责 陨陨 和 郧则燥怎责 陨陨陨
又可以分别进一步分为 葬尧遭 圆 个亚组袁郧则燥怎责 陨灾 中
含有的 悦阅孕运数量最少渊图 圆冤遥
图 员摇 杨树 悦阅孕运泽基因家族成员的染色体定位渊杨树 员怨 条染色体标记为院陨 原 载陨载冤
远园远
第 缘 期 张进等院杨树 悦阅孕运基因家族的表达分析及功能预测
悦孕运 郧则燥怎孕玉尧域尧芋尧郁分别表示 悦孕运家族的组玉尧组域尧组芋尧组郁
图 圆摇 杨树和拟南芥的 悦阅孕运基因进化关系
圆援 圆摇 悦阅孕运及 悦砸运基因外显子 辕内含子结构
通过对杨树 猿圆 个 悦阅孕运及 员园 个 悦砸运基因结构
渊外显子 辕内含子冤及其与拟南芥的 悦阅孕运 家族成员
的基因结构比较袁内含子数目分别为 远尧苑尧愿尧员园 和
员员袁其中袁以含有 远 个内含子的 悦阅孕运 基因最多遥 通
过其基因结构分析袁由于染色体复制的存在袁该家族
中存在一些基因对院 孕贼悦孕运员 辕 孕贼悦孕运猿园尧 孕贼悦孕运圆 辕
孕贼悦孕运圆园尧 孕贼悦孕运员怨 辕 孕贼悦孕运圆远尧 孕贼悦孕运远 辕 孕贼悦孕运缘尧
孕贼悦孕运源 辕 孕贼悦孕运员员尧 孕贼悦孕运员苑 辕 孕贼悦孕运圆缘尧 孕贼悦孕运猿 辕
孕贼悦孕运圆圆尧 孕贼悦孕运圆苑 辕 孕贼悦孕运圆怨尧 孕贼悦孕运员缘 辕 孕贼悦孕运圆员尧
孕贼悦孕运苑 辕 孕贼悦孕运愿尧 孕贼悦孕运员源 辕 孕贼悦孕运猿员尧 孕贼悦孕运员园 辕
孕贼悦孕运圆愿尧 孕贼悦孕运员猿 辕 孕贼悦孕运圆猿尧 孕贼悦孕运员远 辕 孕贼悦孕运员愿尧
孕贼悦砸运远 辕 孕贼悦砸运猿尧 孕贼悦砸运员 辕 孕贼悦砸运员园尧 孕贼悦砸运圆 辕 孕贼鄄
悦砸运愿 及 孕贼悦砸运缘 辕 孕贼悦砸运苑遥 这些基因对不仅在蛋白
水平上有很高的相似度袁而且内含子的插入大小和
插入位点也非常保守渊图 猿冤袁这些基因对是由于染
色体复制造成的遥
圆援 猿摇 杨树 悦阅孕运基因的表达特性
基因的表达特性能够对基因的功能提供一些线
索遥 为了检测杨树中 悦阅孕运泽 基因的表达特性袁利用
已公布的杨树基因芯片数据袁分析了杨树 悦阅孕运泽 基
因在不同节间以及不同部位的表达情况遥 在茎第 圆
节间袁孕贼悦孕运愿尧孕贼悦孕运员猿尧孕贼悦孕运圆猿 及 孕贼悦孕运圆缘 表达
较高袁表明它们可能在初生茎发育过程中起主要作
用曰而在第 缘 节间中袁许多 悦阅孕运泽 基因表达较高袁如
孕贼悦孕运苑尧 孕贼悦孕运员圆尧 孕贼悦孕运员源尧 孕贼悦孕运员怨尧 孕贼悦孕运圆远尧
孕贼悦孕运猿园尧孕贼悦孕运猿员 等袁表明这些基因可能参与了从
初生茎到次生茎的发育过程曰在茎第 怨 节间中袁
孕贼悦孕运苑尧 孕贼悦孕运员员尧 孕贼悦孕运员远尧 孕贼悦孕运员怨尧 孕贼悦孕运圆远尧
孕贼悦孕运圆苑尧孕贼悦孕运猿园尧孕贼悦砸运圆尧 孕贼悦砸运猿尧 孕贼悦砸运苑 表达
较高袁这些基因可能参与了杨树茎的次生生长渊图
源粤冤遥 对不同组织中 悦阅孕运泽 表达情况进行分析袁发
现 孕贼悦孕运员远尧孕贼悦孕运员愿尧孕贼悦孕运员怨 和 孕贼悦孕运猿圆 在根中
表达较高袁孕贼悦孕运猿尧孕贼悦孕运员猿 及 孕贼悦孕运员源 在雄花中
表达较高袁孕贼悦孕运源尧孕贼悦孕运员员 及 孕贼悦孕运圆源 在幼苗中
表达较高袁这些基因的组织表达差异表明它们可能
参与了不同组织的发育进程渊图 源月冤遥
圆援 源摇 杨树 悦阅孕运 基因在次生维管再生系统不同时
期表达分析
摇 摇 作者之前的研究发现袁杨树 悦阅孕运基因家族中 苑
苑园远
林摇 业摇 科摇 学摇 研摇 究 第 圆苑 卷
图 猿摇 杨树及拟南芥 悦阅孕运基因的内含子结构
个 成 员 渊 孕贼悦孕运员尧 孕贼悦孕运猿尧 孕贼悦孕运源尧 孕贼悦孕运远尧
孕贼悦孕运员缘尧孕贼悦孕运圆猿 及 孕贼悦孕运圆远冤在毛白杨剥皮后次
生维管再生系统不同时期表达量有变化遥 本文利用
砸藻葬造鄄贼蚤皂藻 孕悦砸分析这 苑 个 悦阅孕运基因在毛白杨剥皮
再生不同时期的表达量遥 次生维管再生第 员园 员圆
天为次生维管系统重建的关键时期袁研究发现袁
孕贼悦孕运员尧孕贼悦孕运远 及 孕贼悦孕运员缘 在次生维管再生第 员园尧
员圆 天表达显著增加袁表明它们可能在次生维管系统
重建过程中起调控作用渊图 缘冤遥
圆援 缘摇 杨树 孕贼悦孕运员尧孕贼悦孕运远 及 孕贼悦孕运员缘 的组织表达
及亚细胞定位分析
摇 摇 在图 远 中袁分别分析了 孕贼悦孕运员尧 孕贼悦孕运远 及
孕贼悦孕运员缘 在毛白杨根尧叶片尧茎段尧包含韧皮部区域
的形成层以及包含未成熟木质部区域的形成层中的
表达情况袁孕贼悦孕运员缘 在各组织中的表达量均较高遥
为了更好的研究基因的功能袁分析了毛白杨
孕贼悦孕运员尧孕贼悦孕运远及 孕贼悦孕运员缘在细胞中的亚细胞定位遥
通过软件分析序列袁显示这几个蛋白均存在一个跨膜
区遥 将 孕贼悦孕运员尧孕贼悦孕运远及 孕贼悦孕运员缘 基因分别与 再云孕
黄色荧光蛋白构建融合表达载体袁注射烟草下表皮叶
片瞬时表达袁通过激光共聚焦显微镜观察发现袁选取
的 孕贼悦孕运员尧孕贼悦孕运远 及 孕贼悦孕运员缘 定位在细胞膜上袁这
与通过序列分析预测的结果一致渊图 苑冤遥
猿摇 讨论与结论
本研究利用已知的拟南芥 悦阅孕运 蛋白序列在杨
树数据库中进行搜素袁共找到 猿圆 个 悦阅孕运基因及 员园
个 悦砸运基因袁其中袁包含 员源 个 悦阅孕运 基因对及 源 个
悦砸运基因对袁这些基因是在植物进化过程中染色体
复制产生的遥 植物体内的 悦阅孕运以多成员组成的基
愿园远
第 缘 期 张进等院杨树 悦阅孕运基因家族的表达分析及功能预测
基因在杨树不同节间的表达特性渊郧耘韵院郧杂耘员猿园源猿冤袁陨晕圆鄄第 圆 节间袁陨晕猿鄄第 猿 节间袁陨晕源鄄第 源 节间袁陨晕缘鄄第 缘 节间袁陨晕怨鄄第 怨 节间曰
月援 杨树 悦阅孕运泽基因在杨树不同组织中的表达特性渊郧耘韵院郧杂耘圆员源愿员冤袁砸栽渊组培条件下的根冤袁砸云渊野生条件下
的根冤袁酝云渊雄花芽冤袁云云渊雌花芽冤袁杂渊幼苗冤袁粤月渊腋芽冤袁杂粤渊茎尖冤
图 源摇 杨树 悦阅孕运基因表达特性
图 缘摇 砸藻葬造鄄贼蚤皂藻 孕悦砸分析杨树次生维管系统再生不同时期 悦阅孕运泽基因表达
因家族形式存在袁并通过各自的结构特征和功能袁分
别介导其自身生长发育信号及外界胁迫刺激信号的
信号转导遥 前人已在多种植物中鉴定了许多 悦阅孕运
基因并对其功能进行了研究袁但对于木本模式植物
中 悦阅孕运 基因家族的研究并不系统遥 因此袁杨树
悦阅孕运基因家族的发现对于研究杨树生长发育有着
重要的意义遥
对杨树 悦阅孕运 基因家族成员在不同组织尧生长
发育阶段及次生维管再生过程中的表达情况进行分
析袁发现其家族成员在不同条件下的表达明显不同袁
表明它们可能执行特定的生物学功能遥 本研究中选
取 猿 个 悦阅孕运 基因渊孕贼悦孕运员尧孕贼悦孕运远尧孕贼悦孕运员缘冤袁对
其亚细胞定位分析袁发现其均为膜定位蛋白袁而位于
悦阅孕运基因 晕末端的豆蔻酰化位点是膜定位所必须
的遥 外界信号导致的细胞质内增多的 悦葬圆 垣 袁主要来
自于细胞内的 悦葬圆 垣库袁通过位于细胞质膜上的钙离
怨园远
林摇 业摇 科摇 学摇 研摇 究 第 圆苑 卷
子通道进入胞质遥 因此袁植物细胞膜上广泛分布着
各种钙离子转运体袁但各自转运体的调控机制不同袁
分别或协同完成植物细胞信号转导过程遥 近年来袁
通过对拟南芥尧水稻等植物的研究表明袁在 猿源 个拟
南芥 悦阅孕运 成员和 猿员 个水稻 悦阅孕运 成员中袁多数
悦阅孕运与逆境信号转导有关咱猿员暂 遥 杂澡藻藻灶咱猿圆暂发现袁在
干旱和盐诱导条件下袁拟南芥 粤贼悦孕运员 和 粤贼悦孕运圆 的
表达量显著增加袁拟南芥 粤贼悦孕运员园 和 粤贼悦孕运猿园 参与
了对 粤月粤和非生物胁迫的信号转导遥 本研究中发
现袁杨树 悦阅孕运基因家族中有些成员在次生维管组 图 远摇 杨树 孕贼悦孕运员尧孕贼悦孕运远 及 孕贼悦孕运员缘 的组织表达分析
图 苑摇 杨树 孕贼悦孕运员尧孕贼悦孕运远 及 孕贼悦孕运员缘 基因跨膜区结构预测及亚细胞定位分析
织发育中高表达袁但其具体的功能目前尚不清楚袁本
文作者正在开展进一步的研究袁以便为探究其在木
材发育过程中的功能奠定基础遥
参考文献院
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第 缘 期 张进等院杨树 悦阅孕运基因家族的表达分析及功能预测
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