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甘蔗是喜温作物,甘蔗新台糖22号(ROC22)具有高产高糖等优良特性但耐寒性差,桂糖28号(GT28)是耐寒品种,用ROC22和GT28进行体细胞融合,可望获得耐寒性更强且农艺性状优良的杂交后代。但甘蔗杂合体细胞再生植株目前仍存在很大的困难,原生质体是基因功能分析检测的优质材料,可为研究体细胞融合过程中的分子机理以及解决杂合体细胞再生植株困难提供新的途径。本研究以ROC22和GT28甘蔗品种为材料,探究了甘蔗原生质体RNA提取困难的原因及影响甘蔗原生质体RNA的提取条件,筛选了最适宜甘蔗RNA提取的方法,以甘蔗幼叶和酶解后的原生质体为材料,运用转录组测序技术筛选了甘蔗体细胞融合过程中幼叶酶解前后的差异表达基因,分析了甘蔗杂合体细胞在不同激素浓度下再生相关关键基因的表达情况。研究结果表明:(1)影响甘蔗原生质体RNA提取的两大因素是原生质体RNase活性和渗透压。原生质体RNase活性与原生质体的活力呈极显著负相关,渗透压与原生质体RNase活性呈显著正相关。提取高质量的甘蔗原生质体总RNA需要保证原生质体的活力至少在70%以上,用改良Trizol法提取的甘蔗原生质体总RNA纯度好且产量高。(2)通过对甘蔗幼叶酶解前后的材料进行转录组测序,分析了甘蔗体细胞融合过程中酶解前后的基因表达差异。共得到117411个Unigene,43460个差异表达基因,其中有21123个基因上调表达,22337个基因下调表达。其中与甘蔗体细胞融合密切相关的GO term有发育过程(developmental process)、生长(growth)、细胞增殖(cell proliferation)、转录调控因子活性(transcription regulator activity)、信号转导因子活性(signal transducer activity)、抗氧化活性(antioxidant activity)、氧化胁迫(oxidative stress)、激酶活性(kinase activity)、细胞周期(cell cycle)、细胞分化(cell differentiation)、植物激素信号转导(plant hormone signal transdution)等。杂合体细胞再生相关的关键基因(细胞壁合成、细胞周期调控、细胞增殖、激素信号转导途径)在甘蔗体细胞杂合体细胞融合的不同阶段表达量差异显著,以上结果表明体细胞融合的处理过程可能在分子水平上对杂合体细胞再生植株造成一定程度的影响。(3)将甘蔗杂合体细胞在不同激素浓度下培养,研究了甘蔗杂合体细胞分别在最优和最差激素组合下的生长情况和再生关键基因的差异表达。结果表明,最优激素组合显著提高甘蔗杂合体细胞细胞壁再生速度,且有利于甘蔗杂合体细胞的增殖分裂,在培养30天时,最优激素组合培养条件下的植板率更高;选取了细胞壁合成(GAUT、CESA)、细胞周期调控(Cvclin B、Cyclin A)、细胞增殖(PSK)、生长素和细胞分裂素信号转导途径(Aux/IAA、Cyclin D3、CDC2)8个关键基因,分析了甘蔗杂合体细胞在最优和最差激素组合培养下的8个关键基因的差异表达,结果表明,荧光定量结果与杂合体细胞再生过程的生理指标一致,可见激素是通过调控杂合体细胞再生相关关键基因从而在杂合体细胞再生中起至关重要的作用。