白樺基因工程育種

目錄
前言
第一篇 白樺抗旱耐鹽基因工程育種
第1章 轉(zhuǎn)BpTCP7基因白樺的抗旱耐鹽性研究 3
1.1 BpTCP家族基因的生物信息學分析 3
1.1.1 BpTCP基因的特性分析 3
1.1.2 蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)域的預測 3
1.1.3 BpTCP基因氨基酸序列的同源性分析 4
1.1.4 BpTCP基因系統(tǒng)進化樹 5
1.2 BpTCP基因在白樺不同組織器官表達特性 5
1.3 BpTCP7基因啟動子的表達特性 7
1.3.1 BpTCP7基因啟動子的克隆 7
1.3.2 BpTCP7基因啟動子順式作用元件預測 7
1.3.3 BpTCP7基因組織部位表達特性 10
1.3.4 BpTCP7基因干旱及鹽應答特性 11
1.4 BpTCP7基因的白樺遺傳轉(zhuǎn)化研究 11
1.4.1 BpTCP7基因植物過表達載體的構(gòu)建 11
1.4.2 轉(zhuǎn)基因白樺的獲得 13
1.4.3 轉(zhuǎn)基因株系的分子檢測 14
1.5 轉(zhuǎn)BpTCP7基因白樺的抗旱耐鹽性分析 15
1.5.1 NaCl脅迫處理及生理指標測定 15
1.5.2 PEG脅迫處理及生理指標測定 16
第2章 轉(zhuǎn)BpSPL9基因白樺的抗旱耐鹽性研究 20
2.1 BpSPL家族基因的生物信息學分析 20
2.1.1 白樺BpSPL基因的特性分析 20
2.1.2 白樺SPL基因的染色體定位分析 21
2.1.3 白樺BpSPL基因氨基酸序列的同源性分析 21
2.1.4 BpSPL基因的系統(tǒng)發(fā)育分析 23
2.2 BpSPL基因在白樺不同組織器官表達特性 24
2.2.1 BpSPL基因組織部位表達特性 24
2.2.2 NaCl和PEG脅迫下BpSPL9的應答特性 25
2.3 BpSPL9基因的白樺遺傳轉(zhuǎn)化研究 26
2.3.1 植物過表達載體的構(gòu)建 26
2.3.2 轉(zhuǎn)基因白樺的獲得 29
2.3.3 轉(zhuǎn)基因株系的分子檢測 29
2.4 轉(zhuǎn)BpSPL9基因白樺的抗旱耐鹽性分析 31
2.4.1 轉(zhuǎn)基因植株的耐鹽性分析 31
2.4.2 轉(zhuǎn)基因植株的抗旱性分析 35
第3章 轉(zhuǎn)BpCHS3基因白樺的耐鹽性研究 41
3.1 BpCHS3基因生物信息學分析 41
3.1.1 BpCHS3基因開放讀碼框和相似性比對 41
3.1.2 BpCHS3氨基酸序列及理化性質(zhì) 41
3.1.3 BpCHS3基因系統(tǒng)進化樹 43
3.2 BpCHS3基因的白樺遺傳轉(zhuǎn)化研究 44
3.2.1 植物表達載體的構(gòu)建 44
3.2.2 BpCHS3基因過表達株系的獲得 47
3.2.3 白樺BpCHS3基因干擾株系的獲得 49
3.3 轉(zhuǎn)BpCHS3基因白樺的耐鹽性分析 51
3.3.1 轉(zhuǎn)基因白樺組培苗的耐鹽性分析 51
3.3.2 田間盆栽轉(zhuǎn)基因白樺的耐鹽性分析 52
3.4 轉(zhuǎn)BpCHS3基因白樺的葉片花青素含量比較 53
第4章 轉(zhuǎn)ThDHN基因白樺的抗旱耐鹽性分析 55
4.1 ThDHN基因的生物信息學分析 55
4.2 ThDHN基因在不同逆境下的表達分析 59
4.2.1 鹽脅迫處理下ThDHN基因在檉柳中的表達 59
4.2.2 干旱脅迫處理下ThDHN基因在檉柳中的表達 59
4.2.3 冷脅迫處理下ThDHN基因在檉柳中的表達 60
4.2.4 重金屬鎘脅迫處理下ThDHN基因在檉柳中的表達 61
4.2.5 ABA誘導處理下ThDHN基因在檉柳中的表達 61
4.3 ThDHN基因的白樺遺傳轉(zhuǎn)化研究 62
4.3.1 ThDHN基因植物過表達載體構(gòu)建 62
4.3.2 轉(zhuǎn)基因植株的獲得 63
4.3.3 轉(zhuǎn)基因株系的分子檢測 63
4.4 轉(zhuǎn)ThDHN基因白樺的抗旱耐鹽性分析 65
4.4.1 轉(zhuǎn)基因白樺耐鹽性分析 65
4.4.2 轉(zhuǎn)基因白樺的抗旱性分析 67
第二篇 白樺材性改良基因工程育種
第5章 白樺BpCCR1基因的功能分析 71
5.1 BpCCR1基因的生物信息學分析 71
5.1.1 BpCCR1基因序列相似性比對分析 71
5.1.2 BpCCR1基因的氨基酸序列及理化性質(zhì) 71
5.1.3 BpCCR1基因系統(tǒng)進化樹 73
5.2 BpCCR1基因的白樺遺傳轉(zhuǎn)化研究 74
5.2.1 植物表達載體構(gòu)建 74
5.2.2 轉(zhuǎn)基因白樺的獲得 76
5.2.3 轉(zhuǎn)基因株系的分子檢測 77
5.3 轉(zhuǎn)BpCCR1基因白樺的生長特性及木質(zhì)素含量測定 79
5.3.1 轉(zhuǎn)基因白樺的生長特性 79
5.3.2 轉(zhuǎn)基因白樺的木質(zhì)素含量和綜纖維素含量分析 82
5.3.3 轉(zhuǎn)基因白樺的次生木質(zhì)部結(jié)構(gòu)觀察 83
5.4 轉(zhuǎn)BpCCR1基因白樺的轉(zhuǎn)錄組分析 86
5.4.1 RNA質(zhì)量檢測 86
5.4.2 Illumina/Solexa測序質(zhì)量統(tǒng)計 87
5.4.3 Unigene注釋分析 88
5.4.4 轉(zhuǎn)基因白樺Unigene的差異表達 90
5.4.5 差異基因的功能分類分析 90
5.4.6 差異基因的Pathway富集分析 92
第三篇 白樺生長發(fā)育相關基因工程育種
第6章 白樺BpIAA10基因的功能研究 101
6.1 BpAux/IAA家族基因的生物信息學分析 101
6.1.1 BpIAA家族基因序列分析 101
6.1.2 BpIAA家族基因的染色體定位及基因結(jié)構(gòu)分析 101
6.1.3 BpIAA蛋白家族的結(jié)構(gòu)及進化關系 104
6.2 BpAux/IAA家族基因在白樺不同組織器官表達特性 106
6.2.1 不同倍性白樺中20條BpIAA基因的時序表達特性 106
6.2.2 四倍體白樺和二倍體白樺中內(nèi)源激素IAA測定 107
6.3 BpIAA10啟動子功能研究 108
6.3.1 BpIAA10啟動子序列分析 108
6.3.2 BpIAA10啟動子克隆、載體構(gòu)建及遺傳轉(zhuǎn)化 109
6.3.3 白樺BpIAA10基因啟動子的表達特性 109
6.4 BpIAA10基因的白樺遺傳轉(zhuǎn)化研究 113
6.4.1 BpIAA10基因克隆及植物表達載體構(gòu)建 113
6.4.2 白樺BpIAA10轉(zhuǎn)錄因子的亞細胞定位 115
6.4.3 轉(zhuǎn)基因植株的獲得 116
6.4.4 轉(zhuǎn)基因株系的分子檢測 117
6.5 BpIAA10基因的功能研究 119
6.5.1 BpIAA10基因影響白樺頂端幼葉的發(fā)育 119
6.5.2 BpIAA10基因影響白樺休眠芽形成 126
6.5.3 BpIAA10基因參與調(diào)控白樺不定根發(fā)育 132
6.5.4 BpIAA10基因參與白樺氣孔發(fā)育 134
6.5.5 BpIAA10基因參與白樺高生長 134
6.5.6 BpIAA10基因影響白樺功能葉基頂軸方向發(fā)育 136
6.6 酵母單雜交和酵母雙雜交篩選BpIAA10啟動子/BpIAA10轉(zhuǎn)錄因子的互作蛋白 137
6.6.1 白樺cDNA文庫的構(gòu)建及質(zhì)量檢測 137
6.6.2 酵母單雜交篩選BpIAA10基因的上游調(diào)控因子 139
6.6.3 植物細胞中驗證酵母單雜交篩選結(jié)果 141
6.6.4 BpIAA10互作蛋白的篩選 142
6.6.5 雙分子熒光互補（BiFC）在植物細胞內(nèi)驗證候選蛋白的互作 144
第7章 白樺BpGH3.5基因的功能研究 148
7.1 白樺BpGH3.5基因的生物信息學分析 148
7.2 BpGH3.5基因在白樺不同組織器官表達特性 151
7.2.1 組織表達特異性分析 151
7.2.2 激素及非生物脅迫誘導表達分析 152
7.3 BpGH3.5啟動子的表達特性 152
7.3.1 BpGH3.5啟動子序列克隆 152
7.3.2 BpGH3.5啟動子序列分析 152
7.3.3 BpGH3.5基因啟動子驅(qū)動GUS的表達分析 154
7.4 BpGH3.5基因的白樺遺傳轉(zhuǎn)化研究 155
7.4.1 植物過表達和抑制表達載體的構(gòu)建 155
7.4.2 轉(zhuǎn)基因植株的獲得 156
7.4.3 轉(zhuǎn)基因株系的分子檢測 157
7.5 白樺GH3.5的功能研究 158
7.5.1 轉(zhuǎn)基因白樺的苗高、地徑調(diào)查 158
7.5.2 轉(zhuǎn)基因白樺生長情況分析 159
7.5.3 轉(zhuǎn)基因白樺的抗旱性分析 165
7.6 轉(zhuǎn)GH3.5基因白樺的轉(zhuǎn)錄組分析 166
7.6.1 Illumina/Solexa測序質(zhì)量統(tǒng)計 166
7.6.2 Unigene注釋分析 166
7.6.3 差異Unigene的確定及功能分類 168
7.6.4 差異Unigene分析 172
7.6.5 RNA-seq結(jié)果的驗證 176
第8章 白樺BpPIN基因的功能研究 178
8.1 白樺BpPIN基因的生物信息學分析 178
8.1.1 構(gòu)建BpPIN家族進化樹 178
8.1.2 BpPIN基因理化性質(zhì)分析 178
8.1.3 保守結(jié)構(gòu)域分析 181
8.1.4 跨膜結(jié)構(gòu)域分析 181
8.2 BpPIN基因在白樺不同組織器官表達特性 182
8.2.1 BpPIN基因在白樺葉片不同組織部位中的表達特性 182
8.2.2 BpPIN基因在白樺不同組織器官中的表達特性 183
8.2.3 IAA含量與BpPIN表達的相關性分析 184
8.3 BpPIN1、BpPIN3、BpPIN5啟動子克隆及遺傳轉(zhuǎn)化 187
8.3.1 pro-BpPIN:: GUS表達載體構(gòu)建 187
8.3.2 轉(zhuǎn)BpPIN啟動子白樺的獲得 189
8.3.3 轉(zhuǎn)BpPIN啟動子白樺的GUS染色 191
8.3.4 pro-BpPIN3:: GUS白樺對IAA及TIBA的應答 191
8.4 BpPIN3基因的白樺遺傳轉(zhuǎn)化研究 192
8.4.1 BpPIN3基因的獲得與分析 192
8.4.2 植物表達載體的獲得 192
8.4.3 轉(zhuǎn)基因植株的獲得 195
8.4.4 轉(zhuǎn)基因株系的分子檢測 196
8.5 轉(zhuǎn)PIN3基因白樺的功能分析 197
8.5.1 轉(zhuǎn)基因白樺的苗高、地徑比較 197
8.5.2 轉(zhuǎn)基因白樺葉型指數(shù)比較 197
8.5.3 轉(zhuǎn)基因白樺根生長特征比較 199
第9章 白樺BpCUC2基因的功能研究 201
9.1 BpCUC2啟動子的表達分析 201
9.1.1 BpCUC2基因啟動子的獲得 201
9.1.2 Pro-CUC2:: LUC載體的構(gòu)建 201
9.1.3 轉(zhuǎn)Pro-CUC2:: LUC白樺的獲得及分子檢測 202
9.1.4 Pro-CUC2驅(qū)動的LUC表達特性 202
9.1.5 轉(zhuǎn)Pro-CUC2:: LUC白樺對激素的應答分析 204
9.1.6 生長素響應元件的上游調(diào)控基因的獲得 205
9.2 BpCUC2基因的生物信息學分析 210
9.2.1 BpCUC2基因的獲得 210
9.2.2 BpCUC