铁皮石斛WOX家族基因在生长发育中的功能分析

Functional analysis of WOX family genes in Dendrobium catenatum during growth and development

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摘要WUSCHEL-Related Homeobox(WOX)家族是植物特有的一类转录因子,在干细胞维持和器官形态建成等发育过程中发挥重要的调控作用.兰科珍稀名贵中药植物铁皮石斛(Dendrobium catenatum)具有独特的附生生活方式和生长发育特性,对其WOX家族基因功能探究有助于进一步了解铁皮石斛发育的保守性和特异性.本研究对铁皮石斛 WOX 家族基因(DcWOX)进行了系统进化、组织表达模式、异源表达功能检测等分析.结果显示,铁皮石斛WOX家族基因可分为 3 个进化支,具有显著差异的组织表达谱;在转基因拟南芥中,DcWOX4过表达导致植株显著矮小,叶缘羽状深裂,花期推迟 2 周;DcWOX9过表达导致植株矮化,叶缘锯齿状,开花推迟 1 周,强表型植株雌雄蕊均不育;DcWOX11 过表达导致叶缘向下卷曲;DcWOX4/9/11 过表达拟南芥叶片形态建成异常与TCP家族基因和CUC家族基因的下调以及KNOX家族基因的上调有关;花期推迟与FT、SOC1和CO等早花基因的下调有关.因此,本研究表明铁皮石斛WOX家族基因在调控植株形态建成、叶发育、开花时间和育性等方面具有重要功能,进一步拓展了对 WOX 家族基因的功能了解,为深入探讨兰科植物进化与发育的保守性和独特性提供参考.