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杨树、落叶松和云杉是我国主要用材树种,木材利用广泛,在国内外木材市场上占具重要地位。杨树属于被子植物,而落叶松和云杉属于裸子植物,二者的木材结构不同,暗示其木材形成机理存在差异。本研究选取84K杨树、日本落叶松和粗枝云杉为研究对象,采用二代测序结合三代测序手段,探索miRNA、mRNA及其可变剪切形式在木质部发育过程中的作用,比较裸子植物树种日本落叶松和粗枝云杉和被子植物树种84K杨树在木材形成过程中的分子机理差异,为跨种实施材性改良提供理论依据。同时以84K杨树转录组中的Pag00008049-RA(MYB86)为研究对象,进行基因沉默,探索其对木材形成的影响,研究结果如下:(1)三个树种分化木质部共有的20个miRNA保守性分析表明:两个裸子植物树种间的miRNA保守性要高于裸子植物与被子植物树种间保守性。通过三个树种中miRNA木质部特异上调和下调基因筛选最终在84K杨树中得到85个木质部特异的DEmiRNA,在日本落叶松中共得到158个木质部特异的DEmiRNA,在粗枝云杉中共得到70个木质部特异的DEmiRNA。对筛选的miRNA进行靶基因预测,同时对靶基因进行GO和KEGG分析结果表明三个树种miRNA的靶基因在代谢通路方面的功能有一定差别,暗示三树种的miRNA功能存在差别。通过三个树种木质部特异上调和下调miRNA在6个木材形成相关代谢通路定位显示裸子植物树种在纤维素和半纤维素及木质素合成代谢途径中鉴定到的miRNA数量要多于84K杨树,推测日本落叶松和粗枝云杉中参与纤维素和半纤维素合成的miRNA更多,合成机制比84K杨树更为复杂。进一步BLASTN,发现在84K杨树中鉴定到的木质部特异上、下调miRNA主要参与原形成层和形成层分化及形成、维管束形成、纤维及次生木质部分化及细胞程序化死亡过程,而在两个裸子植物树种中鉴定的木质部特异上、下调miRNA主要与初生细胞壁形成和木质素及木质素单体衍生物降解有关。(2)通过三个树种木质部特异上、下调基因筛选在84K杨树中得到4992个木质部特异表达的基因,在日本落叶松中得到2596个木质部特异表达的基因,在粗枝云杉中得到3184个木质部特异表达的基因。对三树种筛选出来的木质部特异高表达和低表达基因通过GO和KEGG进行基因功能和代谢通路预测,结果表明三树种在两分类中富集功能大致一致,但在部分代谢通路中有所区别。将鉴定出的木质部特异上调和下调基因定位于木质素和纤维素合成相关的代谢通路—苯丙烷代谢途径、淀粉和蔗糖代谢途径。分析结果同样发现日本落叶松与粗枝云杉中相似代谢途径要多于与84K杨树的代谢途径,暗示日本落叶松与粗枝云杉的木材形成机制要复杂于84K杨树。同时在通路中的相同位置裸子与被子植物树种种间表达模式不同。通过BLASTN鉴定出84K杨树木质部中特异表达的基因包括APO1、MIK19.3、TRE1、WPP2、CSE、FAH1和MEE3。而日本落叶松和粗枝云杉中特有的基因包括ARA12、CYP98A3和HXK。尽管在84K杨树中发现的FAH1与两裸子植物中发现的CYP98A3均为P450血红蛋白家族,但二者作用机理不同。通过WGCNA分析构建木材形成相关基因与核心基因的共表达网络可为将来功能验证提供候选基因,其中两裸子植物共表达网络中存在以MJC20.20为核心基因的子共表达网络,但在84K杨树中未发现,该网络可能在裸子植物特异木材形成过程发挥重要作用。(3)通过二代结合三代测序,本研究在84K杨树、日本落叶松和粗枝云杉的三个组织中表达的基因均鉴定出不同可变剪切形式。三树种中均内含子保留可变剪切形式所占比例最大,其中在84K杨树中,该比例为68%,而在日本落叶松中为30%,在粗枝云杉中为54%。通过对木质部特异表达的含可变剪切基因GO分析结果表明,三树种GO二级分类中具有相似性。而KEGG分析结果表明树种间的可变剪切调控过程有一定差异。通过同源比对,在三个树种中共筛选出21条共有基因,通过比较共有基因的可变剪切形式发现,在84K杨树中,可变剪切形式较为单一,而两类裸子植物的可变剪切形式更为多样化,表明裸子植物的转录后调控复杂于被子植物。以三树种共有基因中的CSLA9基因为研究对象,比对其在三树种中不同剪切体翻译形成的蛋白三级结构,结果表明,两个裸子植物树种的可变剪切形式较为相近,而84K杨树的可变剪切形式同两裸子植物树种差异较大,暗示了两类树种在转录后调控过程存在差异。(4)84K杨树中选取Pag00008049-RA(MYB86)基因验证其在木材形成过程的功能。亚细胞定位预测结果显示该基因定位于细胞核中。进化分析结果显示该基因与毛果杨Potri.005G001600基因亲缘关系最近,同水稻中的LOC Os05g04820和LOC Oso1g18240及高粱中的Sobic.009Go36500和Sobic.003G136600亲缘关系次之。通过显性抑制转基因杨树植株与野生型植株的切片发现Pag00008049-RA可影响木质部发育。进一步对切片物理指标测定结果表明Pag00008049-RA可抑制导管、纤维细胞、木质部、韧皮部和心材的发育,而在早期可增大纤维细胞胞间距。木材化学成分测定结果表明Pag00008049-RA的表达水平与木材化学成分成负相关,表达越高,抑制越强,木质素,纤维素和半纤维素的含量越低。该研究表明Pag00008049-RA在木材形成过程中发挥重要作用。