苹果全基因组pin和smxl成员鉴定、系统进化及在腋芽萌发中的表达分析

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1、分类号：S661.1学校代码：10712UDC：634研究生学号：2015050309密级：公开2018届攻读硕士学位研究生学位（毕业）论文苹果全基因组PIN和SMXL成员鉴定、系统进化及在腋芽萌发中的表达分析学科专业果树学研究方向果树育种与生物技术研究生刘小杰指导教师韩明玉教授完成时间2018年5月中国陕西杨凌Classificationcode：S661.1Universitycode：10712UDC:634Postgraduatenumber：2015050309Confidentialitylevel：PublicThesisforM

2、aster’sDegreeNorthwestA＆FUniversityin2018GENOME-WIDEIDENTIFICATION,PHYLOGENYANDEXPRESSIONANALYSISOFPINANDSMXLFAMILYDURINGAXILLARYBUDOUTGROWTHTINAPPLEMajor：PomologyResearchfield：FruitbreedingandBiotechnologyNameofPostgraduate：LiuXiaojieAdviser：Prof.HanMingyuDateofsubmission：M

3、ay.2018YanglingShanxiChina苹果全基因组PIN和SMXL成员鉴定、系统进化及在腋芽萌发中的表达分析摘要苹果（Malus×domesticaBorkh.）作为重要的经济果树，提高产量是关键目标。植物分枝是影响植物地上株型和产量的关键因素，多分枝的理想株型的理论研究显得尤为重要。在模式植物水稻和拟南芥中PIN蛋白和SMXL蛋白对家族鉴定和表达分析以及功能已经取得了系统深入的研究，研究表明PIN和SMXL蛋白在参与调控植物分枝起着极为重要的作用，然而MdPIN和MdSMXL调控苹果腋芽萌发的研究尚未报道。本研究以苹果全基因组为

4、模板，鉴定苹果PIN和SMXL家族成员，分析进化关系、基因结构、保守结构域、启动子作用元件和同线性分析，明确苹果PIN和SMXL家族基因在不同基因型和不同组织的表达特性以及不同激素处理后相关基因的表达模式。初步探索苹果PIN和SMXL家族基因的结构特性和调控苹果腋芽萌发的机制。主要的研究结果如下：1.苹果PIN家族成员鉴定、进化及在腋芽萌发中的表达特性；（1）苹果PIN家族成员鉴定。从苹果金冠基因组中鉴定得到18个生长素输出载体蛋白PIN-formed（PIN），根据它们所在染色体的位置顺序依次被命名。（2）苹果PIN家族成员结构及其进化特性。

5、苹果PIN基因结构呈现多样性和PIN蛋白结构域高度保守。根据苹果PIN和拟南芥PIN蛋白的进化关系将其分为G1、G2和G3亚组，植物PIN蛋白的进化呈现出多样性和分歧性。（3）苹果PIN家族成员表达特性。PIN家族基因在不同基因型苹果以及不同苹果组织中呈现出多样性的时空表达特性。MdPIN15基因在梢尖部位表达量最高，其次是腋芽，在花芽中表达量最低。MdPIN基因富含多种激素和环境相关响应元件来应答各种反应，外源GR24和Lovastatin（LVS）处理降低MdPIN15的表达，抑制腋芽的萌发，而6-BA和去茎尖处理提高了MdPIN15的表达

6、，促进腋芽的萌发。2.苹果SMXL家族成员鉴定、进化及在腋芽萌发中的表达特性；（1）SMXL家族基因的鉴定。从苹果金冠基因组中鉴定得到23个SMXL家族基因成员，根据它们所在染色体的位置顺序依次命名。（2）苹果SMXL家族成员结构及其进化特性。苹果SMXL基因结构呈现多样性和SMXL蛋白结构域高度保守。根据苹果、拟南芥和水稻的SMXL蛋白的进化关系将其分为G1、G2和G3亚组，植物SMXL蛋白的进化呈现出多样性和分歧性。（3）苹果SMXL家族成员表达特性。SMXL家族基因在不同基因型苹果以及不同苹果组织中呈现出多样性的时空表达特性。大多数MdS

7、MXL基因在花和果实中的表达量高于种子和幼苗。MdSMXL基因富含多种激素和环境相关响应元件来应答各种反应，外源6-BA处理后，促进腋芽的萌发，上调MdSMXL1、MdSMXL3、MdSXL4和MdSXL11，而GR24处理后，抑制腋芽的萌发，下调这些基因的表达。3.本研究通过对PIN和SMXL两个家族进行初步鉴定和表达分析，表明在腋芽萌发过程中，随着腋芽萌动和生长，MdPIN15、MdSMXL1、MdSMXL3、MdSMXL4和MdSMXL11的表达呈增加的趋势，说明这些候选基因正调控腋芽的萌发。外施细胞分裂素促进腋芽的萌发，且诱导上述核心基

8、因表达增加，表明细胞分裂素促进腋芽的萌发可能是通过上调这些核心基因来起作用。而外施GR24抑制腋芽的萌发，抑制核心基因的表达，表明独脚金内酯通过抑制这