毛白杨 PtoWOX11 / 12a 对杨树扦插苗生长发育的影响

目的WOX转录因子家族是一类植物特有的转录因子家族，在植物胚胎建成、干细胞分裂和分化的维持以及器官的形成过程中发挥重要调控作用。本研究分析毛白杨 PtoWOX11 / 12a 基因对转基因84K杨叶形、茎等生长发育的影响，分析毛白杨不定根诱导过程中及过表达和抑制表达 PtoWOX11 / 12a 转基因84K杨中 PtoWOX11 / 12a 基因、生长素合成基因 YUCCA1 和 YUCCA8 的表达模式，为深入研究 WOX 基因对植物生长发育的调控机制提供参考。 方法对在温室生长1~3个月的过表达和抑制表达 PtoWOX11 / 12a 转基因以及非转基因84K杨（对照）的叶形、株高和地径进行比较；通过组织切片对转基因和非转基因84K杨的第5、9和13节间的解剖学特征进行分析，并对各节间的形成层和木质部宽度进行比较；利用实时荧光定量PCR（qPCR）技术，分析 PtoWOX11 / 12a 、生长素合成基因 YUCCA1 和 YUCCA8 在毛白杨不定根产生过程中及在过表达和抑制表达 PtoWOX11 / 12a 转基因84K杨中的表达模式。 结果在叶形上，过表达 PtoWOX11 / 12a 转基因84K杨叶片长度与非转基因84K杨（对照）没有显著差异，但是宽度显著大于对照；抑制表达 PtoWOX11 / 12a 转基因84K杨的叶长和叶宽都明显小于对照，且叶边缘呈现锯齿状缺刻。在植株的株高和地径方面，过表达和抑制表达 PtoWOX11 / 12a 转基因84K杨的株高和地径都明显低于对照，且存在显著差异；茎解剖分析发现，过表达 PtoWOX11 / 12a 转基因84K杨木质部宽度小于对照，形成层细胞层数多，而抑制表达 PtoWOX11 / 12a 转基因84K杨木质部宽度同样小于对照，但与过表达植株相比，木质部宽度相对变大，形成层细胞层数变少。qPCR结果显示 PtoWOX11 / 12a 基因在毛白杨不定根产生过程中被诱导并持续表达，而生长素合成基因 YUCCA1 和 YUCCA8 在诱导培养3天后表达量才迅速增加，但在过表达 PtoWOX11 / 12a 转基因植株中表达量升高，在抑制表达植株中表达量降低。 结论 PtoWOX11 / 12a 基因的过表达或者抑制表达都影响了转基因84K杨叶的发育、茎的高生长和径向生长（次生木质部发育）； PtoWOX11 / 12a 基因在杨树不定根形成和生长过程中发挥作用涉及到生长素合成基因 YUCCA1 和 YUCCA8 的参与。在生根过程中， PtoWOX11 / 12a 基因和生长素合成基因 YUCCA1 及 YUCCA8 在表达时间上存在时间间隔。高水平的 PtoWOX11 / 12a 抑制了生长素合成相关基因的表达，导致过表达 PtoWOX11 / 12a 转基因84K杨由于更容易形成分生组织，促进了根原基的形成，产生比较多的不定根。在不定根生长过程中， YUCCA1 及 YUCCA8 基因上调表达，可促进生长素合成和根部分生组织细胞的分裂；在茎中，二者上调表达促使过表达 PtoWOX11 / 12a 转基因84K杨形成层活动的增强，继而影响木质部的分化，木质部变窄。