【摘要】：植物激素廣泛參與了植物的生長(zhǎng)、發(fā)育以及抗逆等過(guò)程,在植物生命活動(dòng)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。植物多肽激素是一類經(jīng)過(guò)蛋白酶體剪切后形成的具有特殊功能的成熟的多肽,其長(zhǎng)度通常小于20個(gè)氨基酸,并且在植物體內(nèi)含量極低。近年來(lái)的研究表明,植物體內(nèi)的多肽激素通過(guò)細(xì)胞與細(xì)胞之間的信息傳遞參與到植物發(fā)育系統(tǒng)和適應(yīng)極端環(huán)境條件的調(diào)控過(guò)程。CEP(C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE)基因編碼一個(gè)小肽前體,由N端分泌信號(hào)肽、可變域、一個(gè)或多個(gè)CEP結(jié)構(gòu)域和一個(gè)短的C末端延伸組成。研究表明,CEPs參與了植物根形態(tài)構(gòu)建、側(cè)根發(fā)生以及根瘤形成等過(guò)程。本研究中以‘嘎拉’蘋果為研究對(duì)象,通過(guò)同源序列比對(duì),獲得蘋果中與擬南芥AtCEP1同源性最高的基因MDP0000886459,將其命名為MdCEP1。分析其啟動(dòng)子順式作用元件和對(duì)生長(zhǎng)素的響應(yīng);并通過(guò)合成成熟的MdCEP1p~(Hyp)多肽以及在擬南芥中異源表達(dá)MdCEP1分析其對(duì)根系生長(zhǎng)發(fā)育的作用。通過(guò)在蘋果愈傷組織中過(guò)表達(dá)MdCEP1分析其對(duì)蘋果花青苷積累的影響。主要研究結(jié)果如下:1.蘋果MdCEP1基因生物信息學(xué)與表達(dá)模式分析染色體定位分析顯示蘋果MdCEP1基因位于蘋果第15號(hào)染色體。基因結(jié)構(gòu)分析顯示MdCEP1只有一個(gè)外顯子,無(wú)內(nèi)含子。結(jié)構(gòu)域分析表明MdCEP1包含一個(gè)信號(hào)肽結(jié)構(gòu)域和一個(gè)CEP結(jié)構(gòu)域。進(jìn)化樹(shù)分析顯示蘋果MdCEP1與白梨PbCEP1親緣關(guān)系最近,同源性最高。啟動(dòng)子分析顯示MdCEP1啟動(dòng)子序列含有與分生組織相關(guān)的CAT-box元件,赤霉素響應(yīng)元件(P-box),并且含有光響應(yīng)元件(MNF1)和與類黃酮合成相關(guān)的MYB類蛋白結(jié)合位點(diǎn)(MBSI)。表達(dá)模式分析顯示,MdCEP1主要在蘋果根和莖中表達(dá)。生長(zhǎng)素響應(yīng)分析顯示,蘋果MdCEP1對(duì)不同濃度的IAA均有明顯響應(yīng)。以上結(jié)果表明MdCEP1可能在不同方面參與了蘋果生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控。2.蘋果MdCEP1基因調(diào)控?cái)M南芥根系發(fā)育為了研究MdCEP1的功能,首先合成了MdCEP1蛋白在植物體中的活性成分-成熟的MdCEP1p~(Hyp)多肽,配制含有不同濃度MdCEP1p~(Hyp)的培養(yǎng)基。對(duì)擬南芥培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),擬南芥的主根變短,側(cè)根數(shù)目明顯減少,并且隨MdCEP1p~(Hyp)濃度的提高,抑制作用明顯加強(qiáng)。進(jìn)一步在擬南芥中異位表達(dá)MdCEP1,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因擬南芥的主根長(zhǎng)度和側(cè)根數(shù)同樣受到明顯抑制。qRT-PCR結(jié)果顯示,無(wú)論是MdCEP1p~(Hyp)處理的擬南芥還是過(guò)表達(dá)MdCEP1的擬南芥,生長(zhǎng)素相關(guān)基因均明顯下調(diào),說(shuō)明MdCEP1可能是通過(guò)影響生長(zhǎng)素負(fù)調(diào)控植物根系的生長(zhǎng)。3.蘋果MdCEP1基因調(diào)控花青苷積累通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化獲得MdCEP1轉(zhuǎn)基因蘋果愈傷組織。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),在低溫強(qiáng)光下MdCEP1轉(zhuǎn)基因蘋果愈傷組織比野生型呈現(xiàn)出明顯的花青苷積累的表型。qRT-PCR分析顯示過(guò)表達(dá)MdCEP1能夠明顯促進(jìn)蘋果花青苷合成相關(guān)基因的表達(dá)。MdCEP1在擬南芥中異位表達(dá),同樣能夠促進(jìn)擬南芥中花青苷的積累,并且促進(jìn)擬南芥花青苷合成相關(guān)基因的表達(dá)。研究結(jié)果表明,Md CEP1能夠正調(diào)控蘋果花青苷的合成。
【圖文】：

圖 1-1 植物中生長(zhǎng)素的合成途徑（Mashiguchi et al.，2011）Fig. 1-1 IAA Biosynthesis Pathway in Plants.2 生長(zhǎng)素的運(yùn)輸長(zhǎng)素的運(yùn)輸過(guò)程十分復(fù)雜，以極性運(yùn)輸為主，并且涉及到許多蛋白的精生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸主要依賴于細(xì)胞內(nèi)特異的運(yùn)輸載體實(shí)現(xiàn)。最早發(fā)現(xiàn)的入載體為 AUXI（AUXIN RESISTANTI），研究表明 AUX1 主要分布根，中柱細(xì)胞和源生韌皮部細(xì)胞，能夠特異性的介導(dǎo)生長(zhǎng)素由質(zhì)膜外進(jìn)入控根系發(fā)育（Bennett and Feldmann, 1996）。在 aux1 突變體中生長(zhǎng)素的受到明顯影響，根的向地性喪失；以自由擴(kuò)散方式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的外源 N復(fù) aux1 突變體的表型，但需要主動(dòng)運(yùn)輸?shù)耐庠?2,4-D 無(wú)法恢復(fù)其表miro et al., 2001）。隨后的研究表明與 AUXI 同源的 LAX1、LAX2 和 LAE AUXIN RESISTANT ） 同 樣 具 有 生 長(zhǎng) 素 輸 入 載 體 的 功rtecheachirino et al., 2010）。

圖 1-2 花青苷代謝途徑（Petroni and Tonelli, 2011）Fig. 1-2 Anthocyanin metabolic pathways1.2.3 光照對(duì)花青苷的調(diào)控光照是花青苷合成過(guò)程中不可或缺的環(huán)境因子（Saure, 1990）。研究發(fā)現(xiàn)，蘋果樹(shù)冠內(nèi)光照分布的不同對(duì)蘋果果實(shí)花青苷的積累、果實(shí)含水量和可溶性固形物含量具有明顯影響（張晶楠等，2010）。通過(guò)運(yùn)用不同光質(zhì)照射富士蘋果，觀察果實(shí)著色發(fā)現(xiàn)：UVB 光源照射富士蘋果能夠使果實(shí)含糖量和 PAL 酶活性顯著增加，并且使果皮表面花青苷含量明顯增加，促進(jìn)了富士蘋果的著色。分析顯示，糖分的積累能夠在富士蘋果發(fā)育前期為其骨架的形成提供碳水化合物，后期為花青苷的形成提供底物（宋哲等，，2009）。生產(chǎn)中，常常通過(guò)果實(shí)套袋的方式影響蘋果果實(shí)的著色過(guò)程。果實(shí)摘袋后，
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S661.1

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1 李睿;蘋果多肽編碼基因MdCEP1的克隆及功能鑒定[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2590157