【摘要】：甜菜素是存在于食用紅甜菜中的天然植物色素,對食品具有良好的著色性,具有重要的食用和藥用價值。甜菜素包括甜菜紅素和甜菜黃素,其中甜菜紅素的生物合成較為復雜,目前國內外對于甜菜紅素生理方面活性的研究已經(jīng)較為透徹,而從分子角度水平去解釋甜菜紅素的代謝過程途徑,仍處于研究階段。多年來學術界一直推測糖基轉移酶、酪氨酸酶參與了甜菜紅素合成代謝途徑,但尚缺乏分子生物學證據(jù)。為研究在甜菜紅素代謝過程中糖基轉移酶基因UDP及酪氨酸酶基因TYR的功能表達調控情況,本實驗首先克隆了以上兩種基因,對其進行了生物信息學分析,得到了其編碼蛋白質的一系列信息。以克隆得到的基因為模板設計引物,采用染色體步移技術得到了UDP及TYR基因的啟動子序列,通過在線軟件plant CARE對其進行了分析,根據(jù)啟動子序列分析結果推測出甜菜UDP及TYR基因的表達對光照及各種有機酸類物質較為敏感。為進一步明確化學物質及光對甜菜生長及UDP、TYR基因表達的影響效果,本實驗在不同環(huán)境下對甜菜苗進行了培育,探討各生長時期不同處理條件下甜菜生長狀況、甜菜紅素積累量及UDP、TYR基因相對表達量之間的關系。與實踐結合,考慮到甜菜的實際種植及生產(chǎn),在化學物質的處理下,分別對甜菜苗進行了大豆、玉米、菊苣、秋葵、甜菜的化感物質浸提液處理,并使用不同的化感物質浸提液對甜菜進行了發(fā)芽實驗;在光處理下,分別在紅光、藍光、綠光下對甜菜苗進行了培育。發(fā)芽實驗中,5種化感物質對甜菜種子萌發(fā)的影響不同。甜菜和菊苣化感物質對甜菜種子萌發(fā)表現(xiàn)出抑制作用,大豆,秋葵,玉米化感物質為促進作用。秋葵、玉米、大豆化感物質均對幼苗的鮮重、株高的增加有促進作用,菊苣、甜菜化感物質則表現(xiàn)為抑制作用。此外,大豆化感物質中的對羥基肉桂酸通過抑制酪氨酸酶活性降低了甜菜色素的合成,其余四種化感物質均促進了幼苗中甜菜紅素的含量。進一步證實了酪氨酸酶在甜菜色素合成中的關鍵作用。不同農(nóng)作物由于所含具體化感物質的種類不同,對甜菜基因表達的影響各不相同。在不同的光處理下,綠光、藍光、紅光均會對幼苗的生長產(chǎn)生抑制作用,紅光的抑制作用最為明顯。綠光和藍光的抑制作用差別不大。此外,在不同的光處理下,色素含量的總體變化趨勢均為先上升后下降。藍光促進色素的積累,說明短波長有利于色素合成。在三種光的照射條件下,TYR基因的表達量幾乎一直高于對照組,說明單色光可以有效的激發(fā)TYR基因的表達。通過在不同化感物質及光下培育甜菜苗,得到基因表達水平與甜菜中甜菜紅素代謝累積的關系,為甜菜紅素的合成研究提供分子生物學理論基礎和依據(jù)。
[Abstract]:Betaine is a natural plant pigment in edible red beet. It has good coloring property and important edible and medicinal value. The biosynthesis of beberelin is very complex, and the physiological activity of beberelin has been studied thoroughly at home and abroad. However, it is still in the research stage to explain the metabolic pathway of beet from the molecular level. For many years, it has been speculated that glycosyltransferase and tyrosinase are involved in the biosynthesis pathway of beet, but there is still no molecular biological evidence. In order to study the functional regulation of glycosyltransferase gene (UDP) and tyrosinase gene (TYR) during the metabolism of beet, the two genes were cloned and analyzed by bioinformatics. A series of information about the protein is obtained. The promoter sequences of UDP and TYR genes were obtained by chromosome step technique using the cloned genes as template design primers. The promoter sequences were analyzed by online software plant CARE. According to the results of promoter sequence analysis, it was inferred that the expression of UDP and TYR genes in beet was sensitive to light and various organic acids. In order to further clarify the effect of chemical substances and light on the growth of sugarbeet and the expression of UDP,TYR gene, sugarbeet seedlings were cultivated in different environments, and the growth status of sugarbeet was studied under different treatment conditions. The relationship between the accumulation of beet and the relative expression of UDP,TYR gene. Considering the actual planting and production of sugarbeet, soybean, corn, chicory, okra and sugar beet were treated with allelochemicals extraction solution under the treatment of chemical substances. The germination experiment of sugarbeet was carried out with different allelochemicals. The sugarbeet seedlings were cultured in red light, blue light and green light respectively under light treatment. The effects of five allelochemicals on the germination of sugarbeet seeds were different. The allelopathic substances of sugar beet and chicory showed inhibitory effect on the germination of sugarbeet seeds, soybean, okra and maize alleles were promoted. Allelopathic substances such as okra, maize and soybean allelopathy could promote the growth of seedling fresh weight and plant height, while chicory and beet allelopathy were inhibited. In addition, p-hydroxycinnamic acid in soybean allelopathy decreased the synthesis of beet pigment by inhibiting the activity of tyrosinase, and the other four alleles promoted the content of beet. The key role of tyrosinase in the biosynthesis of beet pigment was further confirmed. Different crops have different effects on sugarbeet gene expression due to the different species of specific sensitive substances. Under different light treatments, green light, blue light and red light could inhibit the growth of seedlings, and the inhibition of red light was the most obvious. The inhibitory effects of green and blue light were not different. In addition, under different light treatments, the overall change trend of pigment content was first increased and then decreased. Blue light promoted the accumulation of pigment, which indicated that short wavelength was beneficial to pigment synthesis. Under three light irradiation conditions, the expression of TYR gene was almost higher than that of the control group, indicating that monochromatic light could effectively stimulate the expression of TYR gene. The relationship between the gene expression level and the metabolic accumulation of beet was obtained by cultivating sugarbeet seedlings under different allelopathic substances and light, which provided the theoretical basis and basis of molecular biology for the biosynthesis of beberelin.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：Q943.2

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