本文選題：中國野生葡萄 + 芪合成酶基因�。� 參考：《西北農林科技大學》2017年碩士論文

【摘要】：芪合成酶(Stilbene synthase,STS)基因是白藜蘆醇及其糖苷衍生物生物合成途徑中的關鍵基因。有研究表明,STS基因在植物抗病方面發(fā)揮重要作用。但是其抗病的調控機制仍不清楚。此外,有關STS基因的抗?jié)B透脅迫的功能的研究尚未報道。本研究將中國野生毛葡萄VqSTS21和VqSTS36基因轉化模式植物擬南芥(哥倫比亞野生型)及番茄(Micro-Tom)過表達,旨在探討STS基因在抵御生物和非生物脅迫中起到的作用及其抗病機理。取得以下主要研究結果:1.中國野生毛葡萄‘商-24’葉片接種白粉菌后,通過半定量對31個VqSTS基因進行表達分析,發(fā)現VqSTS21基因響應白粉菌的誘導并且表達上調。將該基因轉入擬南芥后,通過高效液相色譜法檢測,發(fā)現轉基因植株產生的主要芪類化合物是反式白藜蘆醇苷(trans-piceid),含量為216-531μg g-1FW。對異源表達的VqSTS21轉基因擬南芥接種白粉菌,PstDC3000和葉片離體接種灰霉菌,結果顯示白粉病和Pst DC3000侵染后轉基因擬南芥活性氧積累和死細胞數量較少,植株發(fā)病較輕。但對灰霉菌的侵染,轉基因葉片上的病斑較大,植株發(fā)病較重。對異源表達的VqSTS21轉基因擬南芥種子、幼苗和成年苗進行鹽和干旱脅迫處理,結果表明通過保護細胞膜的完整性和增加植株的根系生長量來提高轉基因植株抗逆性。實時定量PCR結果顯示,轉基因擬南芥面對不同的外界刺激時,VqSTS21會通過參與不同信號途徑來提高植株的抗性。病原菌的侵染主要激發(fā)轉基因擬南芥SA信號轉導,并誘導細胞活性氧爆發(fā),抑制了活體寄生菌白粉菌和Pst DC3000等病原菌的入侵,減少病癥;但對于腐生菌灰霉菌卻增加了轉基因植株的感病性。外界滲透脅迫誘導VqSTS21參與ABA介導的生物合成途和SOS信號途徑徑來增強轉基因擬南芥對鹽和干旱脅迫的抗性。2.中國野生毛葡萄VqSTS36基因cDNA全長1179pb,編碼387個氨基酸,通過SMART網站預測,該基因蛋白序列含有與非生物脅迫和生物脅迫相關的結構域。利用tmrpres2d軟件分析其跨膜結構域,發(fā)現從N端向C端方向的367到384位置處有1個跨膜片段,表示該基因可能參與細胞膜的信號接收或轉導。異源表達的VqSTS36轉基因番茄和擬南芥接種灰霉菌,發(fā)現轉基因植株葉片菌斑直徑較野生型大,發(fā)病較重,轉基因番茄和擬南芥對灰霉菌感病。轉基因擬南芥葉片接種白粉菌后,發(fā)病較輕,接種第三天后葉片中活性氧的積累和死細胞較多。實時定量PCR結果顯示,灰霉菌、白粉菌的入侵主要誘導轉基因番茄和擬南芥中SA信號途徑的響應,SA生物合成途徑的響應提高轉基因擬南芥對白粉菌的抗性,同時也提高對灰霉菌感病性。對擬南芥種子及幼苗進行鹽和干旱脅迫處理,發(fā)現轉基因擬南芥種子發(fā)芽率和幼苗根長均高于野生型,實時定量PCR結果顯示,轉基因擬南芥幼苗中ABA信號途徑重要基因上調,表明VqSTS36可能通過參與ABA信號通路來提高植株抗逆性。
[Abstract]:Stilbene synthase (STS) gene is a key gene in the synthesis of resveratrol and its glycoside derivatives. Studies have shown that STS gene plays an important role in plant disease resistance. However, the regulatory mechanism of its disease resistance is still unclear. In addition, studies on the osmotic resistance of STS genes have not been reported. The purpose of this study was to investigate the role of STS gene in resistance to biotic and abiotic stresses and its mechanism of disease resistance by overexpression of Arabidopsis thaliana (wild type in Colombia) and Micro-Tomato Tomato (Micro-Tomato), the transformation model of VqSTS21 and VqSTS36 genes in Chinese wild grape. Get the following main research results: 1. After inoculated with powdery mildew, 31 VqSTS genes were analyzed by semi-quantitative analysis. It was found that VqSTS21 gene responded to the induction of powdery mildew and up-regulated the expression of VqSTS21 gene. After the gene was transferred into Arabidopsis thaliana, it was found by HPLC that the main compound produced by transgenic plants was trans-resveratrol trans-piceidido, the content of which was 216-531 渭 g / g ~ (-1) FW. Transgenic Arabidopsis thaliana with VqSTS21 heterologous expression was inoculated with powdery mildew PstDC3000 and leaves in vitro. The results showed that the reactive oxygen species accumulation and the number of dead cells in transgenic Arabidopsis thaliana infected by powdery mildew and Pst DC3000 were less, and the disease of plants was lighter. However, the disease spot of transgenic leaves was larger and the disease of plants was more serious in the infection of Aspergillus cinerea. Exogenous VqSTS21 transgenic Arabidopsis thaliana seeds, seedlings and adult seedlings were treated with salt and drought stress. The results showed that the resistance of transgenic plants could be improved by protecting the integrity of cell membrane and increasing the growth of root system. The results of real-time quantitative PCR showed that transgenic Arabidopsis thaliana VqSTS21 could increase the resistance of transgenic Arabidopsis thaliana by participating in different signaling pathways when it was exposed to different external stimuli. The infection of pathogenic bacteria mainly stimulated SA signal transduction of transgenic Arabidopsis thaliana and induced cell reactive oxygen species outbreak, which inhibited the invasion of pathogenic bacteria such as powdery mildew and Pst DC3000, and reduced the disease. However, the susceptibility of transgenic plants was increased by Aspergillus graminearum. Exogenous osmotic stress induces VqSTS21 to participate in ABA mediated biosynthesis pathway and SOS signaling pathway to enhance the resistance of transgenic Arabidopsis thaliana to salt and drought stress. The VqSTS36 gene cDNA of wild grape in China is 1179pb in length and encodes 387 amino acids. The protein sequence of this gene is predicted by SMART website to contain the domain related to abiotic stress and biological stress. Tmrpres2d software was used to analyze the transmembrane domain. It was found that there was a transmembrane fragment between 367 and 384 from the N-terminal to the C-terminal, indicating that the gene might be involved in the signal reception or transduction of the cell membrane. The heterologous VqSTS36 transgenic tomato and Arabidopsis thaliana were inoculated with Ash fungus. It was found that the leaf plaque diameter of transgenic plants was larger than that of wild type and the disease was more serious. Transgenic tomato and Arabidopsis thaliana were susceptible to gray mold. Transgenic Arabidopsis thaliana leaves inoculated with powdery mildew, the disease was lighter, the third day after inoculation, the accumulation of reactive oxygen species and the number of dead cells were more. The results of real-time quantitative PCR showed that the resistance of transgenic Arabidopsis thaliana to powdery mildew was enhanced by the response of SA signal pathway in transgenic tomato and Arabidopsis thaliana. At the same time, it also improved susceptibility to Aspergillus. Under salt and drought stress treatment of Arabidopsis thaliana seeds and seedlings, it was found that the germination rate and root length of transgenic Arabidopsis thaliana seeds were higher than that of wild type. The results of real-time quantitative PCR showed that the important genes of ABA signaling pathway were up-regulated in transgenic Arabidopsis seedlings. It is suggested that VqSTS36 may increase plant stress resistance by participating in ABA signaling pathway.
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S663.1

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