杨树细胞分裂素脱氢酶PagCKX7对维管组织发育的影响

[目的]杨树作为一种木本模式植物，具有生长快、轮伐期短等优点，对解决木材需求问题具有重要价值。细胞分裂素脱氢酶(CKX)是细胞分裂素代谢中的关键酶，控制着细胞分裂素的降解，从而影响植物的生长和发育。然而，CKX在木材发育过程中的具体功能和机制仍需进一步探索。[方法]本研究以 84K杨(Populus alba×P.glandulosa)为材料，通过生物信息学分析筛选分析CKX基因家族在维管组织发育过程中的表达模式，选取在维管组织表达量较高的PagCKX7 进行研究。创制pPagCKX7∷GUS转基因杨树后通过GUS染色以及亚细胞定位观察PagCKX7的表达模式;构建过表达和Crispr/Cas9的CKX 基因编辑杨树后进行表型观察;通过酵母双杂交实验、双荧光素酶报告实验和凝胶迁移实验，寻找 CKX的互作蛋白及其调控机制;通过HPLC-MS分析细胞分裂素含量，研究CKX对木材发育过程中细胞分裂素代谢的影响。[结果]本研究在‘84K’基因组中筛选到毛果杨 17 个同源基因，分布在 7 条染色体上，包括 12对共线性基因;PagCKXs大多定位在叶绿体及细胞质;亚细胞定位实验结果显示PagCKX7 定位于细胞质和细胞核，GUS染色结果显示PagCKX7 在叶片以及根茎中表达，通过组织切片观察到PagCKX7在维管组织发育初期的韧皮部中高表达。培养 7 周的PagCKX7 过表达杨树与野生型杨树相比，株高减少，地径明显变细。切片结果显示，过表达杨树木质部宽度增加。此外，通过酵母双杂筛库，初步筛选出了 2个可能与PagCKX7互作的蛋白(MYB4和C2H2 ZFP)，为进一步探究PagCKX7 的作用机制提供了思路。BiFC结果显示PagCKX7与C2H2 ZFP具有互作的关系。[结论]CKX在木材发育过程中起到负调控作用，通过降解细胞分裂素抑制维管组织的细胞分裂和分化。CKX 基因的调控可能通过与其他转录因子或信号传导蛋白的互作实现，对其互作蛋白的进一步研究将有助于揭示 CKX 在细胞分裂素代谢和木材发育中的具体作用机制。