热激转录因子PagHsfB4a参与杨树木质部发育调控

[目的]热激转录因子(Heat Shock transcription Factor,Hsf)是一类转录调节基因,能促使细胞中热激蛋白(Hsp)的表达,并在植物受到高温胁迫信号转导和耐热性方面产生重要作用。同时Hsf不仅参与植物胁迫响应,也在植物生长发育中起关键作用。[方法]本研究以银腺杨(Populus alba×P.glandulosa)'84K'为研究对象,通过构建系统发育进化树对 Hsf 基因家族成员展开分析。选择在 AspWood 表达谱数据中形成层区域表达量较高的PagHsfB4a基因,通过GUS染色分析PagHsfB4a在不同组织中的表达模式,通过创制过表达和CRISPR-Cas9 基因编辑转基因杨树,对其进行生长表型株高、地径、节间数等测定,通过组织切片进行解剖结构分析PagHsfB4a对杨树次生生长的影响。[结果]对pPagHsfB4a::GUS转基因杨树的GUS染色切片表明PagHsfB4a主要在形成层附近的韧皮部以及初生木质部等初生组织中表达水平较高。初步分析发现,过表达 PagHsfB4a 的植株株高降低、叶片发黄皱缩、木质部宽度较野生型变宽、导管数量减少。此外,通过酵母双杂筛库,初步鉴定到MYB61、SMOS1、GATA12、CRF10 4 个可能与PagHsfB4a互作的蛋白,通过BiFC进一步验证了SMOS1、GATA12 与PagHsfB4a互作,为进一步探究PagHsfB4a的作用机制提供思路。后续我们将通过创制 CRISPR-Cas9 基因编辑转基因杨树来进一步解析 PagHsfB4a 的分子机制,通过Pull-Down,Co-IP进一步验证蛋白的互作关系。[结论]PagHsfB4a参与调控杨树木材形成过程,在杨树生长发育过程中发挥重要作用,后续可通过定向调控该基因来实现木材品质改良。