PsnHB13与PsnHB15在小黑杨中的遗传转化与功能分析

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.003

植物研究 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (3): 340-350.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.03.003

PsnHB13与PsnHB15在小黑杨中的遗传转化与功能分析

郑占敏¹, 商玉冰¹, 周广波¹, 肖迪²^,³, 刘轶³, 由香玲⁴()

^1.莘县国有马西林场，聊城 252400
^2.国家林业和草原局重点国有林区森林资源监测中心，加格达奇 165000
^3.林木遗传育种全国重点实验室（东北林业大学），哈尔滨 150040
^4.东北林业大学生命科学学院，哈尔滨 150040

收稿日期:2022-10-03 出版日期:2023-05-20 发布日期:2023-05-11
通讯作者: 由香玲 E-mail:youxiangling@nefu.edu.cn
作者简介:郑占敏（1980—），男，本科，主要从事营林与森林保护研究。
基金资助:
黑龙江省重点研发计划项目(GA21B010)

Genetic Transformation and Function Analysis of PsnHB13 and PsnHB15 of Populus simonii × Populus nigra

Zhanmin ZHENG¹, Yubing SHANG¹, Guangbo ZHOU¹, Di XIAO²^,³, Yi LIU³, Xiangling YOU⁴()

^1.Xin County State-owned Maxi Forest Farm，Liaocheng 252400
^2.Forest Resources Monitoring Center of Key State-owned Forest Regions of State Forestry and Grassland Administration，Jiagedaqi 165000
^3.State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding，Northeast Forestry University，Harbin 150040
^4.College of Life Science，Northeast Forestry University，Harbin 150040

Received:2022-10-03 Online:2023-05-20 Published:2023-05-11
Contact: Xiangling YOU E-mail:youxiangling@nefu.edu.cn
About author:ZHENG Zhanmin（1980—），male，undergraduate，mainly engaged in silviculture and forest protection.
Supported by:
Financial Grant from the Heilongjiang Province Key R&D Program(GA21B010)

摘要/Abstract

摘要：

PsnHB13与PsnHB15为小黑杨（Populus simonii × P. nigra）周期蛋白PsnCycD1；1过表达株系转录组差异基因。为探究PsnHB13与PsnHB15基因功能，使用InterPro工具对PsnHB13与PsnHB15保守结构域进行分析，通过STRING数据库对PsnHB13和PsnHB15蛋白质关联网络分析，酵母双杂交验证互作蛋白，统计转基因植株叶片长宽比、叶片和茎部干质量与鲜质量比值，并对PsnHB13过表达小黑杨进行转录组分析。结果显示 PsnHB13与PsnHB15分属于2个不同亚家族，PsnHB13主要包含HDZipⅠ结构域，PsnHB15主要包含HDZipⅢ结构域。PsnHB13和PsnHB15蛋白质关联网络分析，均筛选到10条互作蛋白，且PsnHB15对家族蛋白具有较高的互作概率。酵母双杂交结果显示PsnHB15与PsnHB13互作，PsnHB13与PsnCycD1；1互作。PsnHB13与 PsnHB15过表达小黑杨株系在幼苗初期叶片长宽比均明显增加。PsnHB13过表达株系茎部干质量与鲜质量比值显著增加（P<0.05）。PsnHB13过表达小黑杨转录组分析显示，差异基因GO富集主要集中在对化学物质的反应、对有机物的反应、调节RNA代谢过程等方面。KEGG富集在转录因子、植物激素信号转导、细胞色素P450等通路。差异基因主要集中在MADS-box、MYBP、ERF1、GH3、SAUR等家族。PsnHB13与PsnHB15在小黑杨的生长发育中发挥着重要的功能，是探究植物的生长规律、揭示细胞周期与生长调节之间的关键基因。

关键词: PsnHB13, PsnHB15, 小黑杨, 生物信息学, 转录组分析

Abstract:

Transcriptome analysis in Populus simonii × P. nigra overexpressing PsnCycD1；1showed PsnHB3 and PsnHB15 are differential genes. Analysis of PsnHB13 and PsnHB15 conservative domains through InterPro tool. The STRING software was utilized to explore PsnHB13 and PsnHB15 proteins interaction network analysis. Yeast two hybrid was used to verify the interaction proteins，calculate the ratio of leaf length to width，the ratio of dry weight to fresh weight of leaves and stems of transgenic plants，and analyze the transcriptome of PsnHB13 overexpression plants. Conserved domain analysis showed that PsnHB13 and PsnHB15 genes belonged two subfamilies，showing that PsnHB13 mainly contains the HDZip I domain，and PsnHB15 mainly contains the HDZip Ⅲ domain. ，Each gene is screened to 10 interacting genes. Moreover，PsnHB15 has a higher probability of interaction with family proteins. Yeast two-hybrid assays demonstrated that PsnHB15 interacts with PsnHB13 and PsnHB13 interacts with PsnCycD1；1. The aspect ratio of leaves in transgenic lines overexpressing PsnHB13 and PsnHB15 increased in the early seedling stage.The ratio of dry weight to fresh weight in stems of PsnHB13 overexpression lines increased significantly（P<0.05）. The analysis of the transcriptome revealed that Gene Ontologies（GO） enrichment analysis identified 3 significantly enriched GO terms，including response to chemical，response to organic substance，regulation of RNA metabolic process. KEGG pathway enrichment analysis demonstrated that transcription factors，plant hormone signal transduction and Cytochrome P450 were significantly enriched. These differential genes，including MADS-box transcription factor，MYBP transcription factor，ERF1 transcription factor，GH3 auxin responsive genes，SAUR protein family. PsnHB13 and PsnHB15 play an important role in the growth and development of Populus simonii × P. nigra，and are key genes to explore the growth law of plants and reveal the relationship between cell cycle and growth regulation.

Key words: PsnHB13, PsnHB15, Populus simonii × P. nigra, bioinformatics-based analyses, transcriptome analysis

中图分类号:

S792.11

郑占敏, 商玉冰, 周广波, 肖迪, 刘轶, 由香玲. PsnHB13与PsnHB15在小黑杨中的遗传转化与功能分析[J]. 植物研究, 2023, 43(3): 340-350.

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图/表 11

表1

图1

图2

图3

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图8

图9

图10

参考文献 30

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引物名称 Primer name	碱基序列 Sequence（5′→3′）	用途 Application
PsnHB13-XbaⅠ-F	5′-ATCTCTAGACACTAGTCTAGGTGATGACGTGC-3′	克隆PsnHB13基因 Cloning of the gene PsnHB13
PsnHB13-KpnⅠ-R	5′ATCGGTACCGGCATTCCAGGCTCATTTTCTTAGTTG3′	克隆PsnHB13基因 Cloning of the gene PsnHB13
PsnHB15-NdeⅠ-F	5′ATCCATATGATGATGGCAATGTCCTGCAAGG3′	克隆PsnHB15基因 Cloning of the gene PsnHB13
PsnHB15-BamHⅠ-R	5′ATCGGATCCTCAAACAAAAGACCAGTTTATAAAC3′	克隆PsnHB15基因 Cloning of the gene PsnHB13
pROKⅡ-F	5′AAGACCGGCAACAGGATTC3′	pROKⅡ载体引物 Primer of pROKⅡ vector
pROKⅡ-R	5′CGCACAATCCCACTATCCTT3′	pROKⅡ载体引物 Primer of pROKⅡ vector
PsnCycD1；1-RT-F	5′CCTCTGGTTCCTTCTCTATTGG3′	qRT-PCR检测表达量引物 Detection primer of qRT-PCR
PsnCycD1；1-RT-R	5′CAGAAACCCAGTATAGGCTCC3′	qRT-PCR检测表达量引物 Detection primer of qRT-PCR
PsnHB13-RT-F	5′TGAAAAGCAGAGAACCGACTG3′	qRT-PCR检测表达量引物 Detection primer of qRT-PCR
PsnHB13-RT-R	5′GCAATACCTGTAGGCCTGATAG3′	qRT-PCR检测表达量引物 Detection primer of qRT-PCR
PsnHB15-RT-F	5′GAATCCTCAACTGTACTCGCTC3′	qRT-PCR检测表达量引物 Detection primer of qRT-PCR
PsnHB15-RT-R	5′AGAGCCTCATTAAAACCCCTG3′	qRT-PCR检测表达量引物 Detection primer of qRT-PCR
Psnactin-RT-F	5′AATACCCCATTGAGCACGG3′	qRT-PCR内参基因引物 Reference primer of qRT-PCR
Psnactin-RT-R	5′ACTCACACCATCACCAGAATC3′	qRT-PCR内参基因引物 Reference primer of qRT-PCR

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PsnHB13与PsnHB15在小黑杨中的遗传转化与功能分析

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