【摘要】：稻谷是我國的主要糧食作物之一,稻谷儲藏則是人類糧食安全的重要組成部分。然而稻谷在儲藏過程中容易陳化,導(dǎo)致其加工和食用品質(zhì)下降,嚴(yán)重影響糧食的安全性。影響儲糧品質(zhì)的因素有儲藏環(huán)境和稻谷本身遺傳基因。環(huán)境因素主要指糧食收獲時的干燥運(yùn)輸條件,糧庫溫度,濕度,鼠害,蟲害,以及微生物繁殖尤其霉菌產(chǎn)生的毒素。對于糧食本身耐儲性能尤其儲糧基因研究不多,只有少數(shù)與儲藏相關(guān)的基因被發(fā)現(xiàn)和克隆,如脂肪氧化酶基因(LOX)和蛋白質(zhì)修復(fù)酶PIMT等。然而,從轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)等大數(shù)據(jù)層面對稻谷儲藏機(jī)制進(jìn)行分析更是鮮有報道。因此,本研究的目的就是通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)尋找稻谷耐儲藏基因,并建立這些基因的相互作用網(wǎng)絡(luò),為進(jìn)一步闡明這些基因的功能和未來培育耐儲藏稻谷提供理論依據(jù)。本研究的主要方法是通過人工老化試驗,以老化后導(dǎo)致種子發(fā)芽率降低一半所需老化時間(P50)為標(biāo)準(zhǔn),篩選相對耐儲藏和不耐儲藏的品種,然后對這些品種進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析并通過實驗驗證個別基因的功能。主要研究結(jié)果如下:(1)從14個水稻品種篩選出2個耐儲藏品種濃香32和隆兩優(yōu)534,它們的P50分別為21.6和25.5天;2個不耐儲藏品種玉針香和晶兩優(yōu)1212,它們的P50分別為13.6和14.5天。(2)對于挑選出的四個品種,選取人工老化0天和15天的稻谷送往公司進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析,篩選出了一批與儲藏相關(guān)的備選基因,其中與耐儲有關(guān)的基因有602個,與陳化有關(guān)的基因有40個。(3)鑒于已有報道發(fā)現(xiàn)PIMT能通過修復(fù)損傷的蛋白延長種子的儲藏性能,同時為了驗證轉(zhuǎn)錄組的結(jié)果,本研究選取水稻PIMT1基因為對象,從水稻種子總RNA中克隆PIMT1,并成功將其克隆到蛋白表達(dá)質(zhì)粒pTriEX-4,構(gòu)建重組質(zhì)粒pTriEX-4/PIMT1并在大腸桿菌BL21(DE3)中進(jìn)行了誘導(dǎo)表達(dá),發(fā)現(xiàn)PIMT1主要表達(dá)為不可溶性蛋白。通過對PIMT1表達(dá)成功的大腸桿菌進(jìn)行抗熱脅迫能力實驗的測試,發(fā)現(xiàn)PIMT1蛋白的積累降低了大腸桿菌的抗熱能力,說明不溶性重組蛋白干擾了大腸桿菌生長。以上初步結(jié)果表明耐儲性能好的和不耐儲的稻谷在經(jīng)過人工老化實驗后基因表達(dá)有顯著差異,經(jīng)過初步篩選,得到了 602個與儲藏相關(guān)的基因,40個與陳化相關(guān)的基因。對這些基因的功能驗證和機(jī)制研究將大大提升我們對稻谷儲藏分子機(jī)制的了解,促進(jìn)未來稻谷儲藏的技術(shù)進(jìn)步,助力糧食安全。
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S511
【圖文】：

酰胺酰殘基能自發(fā)的脫去一個水分子或氨分子從而形成不穩(wěn)定的玻珀酰亞胺基逡逑環(huán)（Ｌ－ｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｙｌ），隨后，７０－８５％的琥ｉｆｉ酰亞胺基環(huán)上的^~基能自發(fā)的發(fā)生水逡逑解反應(yīng)而形成異天冬氨酰殘基（圖１．１）邋［９５］。ＩｓｏＡｓｐ的形成會在肽骨架中引進(jìn)一逡逑個扭結(jié)，而這種扭結(jié)對于蛋白質(zhì)的折疊和活性通常是不利的［９６］，甚至?xí)蛊湎鄳?yīng)逡逑蛋白質(zhì)功能受到千擾，最終導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的破壞。逡逑ＰＩＭＴ是一類分布廣泛的，高度保守的，與蛋白質(zhì)修復(fù)功能有關(guān)的酶，它能逡逑識別蛋白質(zhì)或多肽中的異天冬氨酰殘基，并且催化甲基從ｓ－蛋氨酸腺苷轉(zhuǎn)移到異逡逑常的Ｌ－異天冬氨酰殘基的游離ａ－羧基處（及Ｄ－異天冬氨酰殘基的ｐ－羧基）。然逡逑后通過接下來一系列自發(fā)反應(yīng)，異常的異天冬氨酰殘基最終將會被逆轉(zhuǎn)成正常的逡逑Ｌ－天冬氨酰殘基。ＩｓｏＡｓｐ的形成是蛋白質(zhì)在生理條件下產(chǎn)生自發(fā)性共價損傷的主逡逑要來源，因此，可以推測，ＰＩＭＴ對于含有ＩｓｏＡｓｐ蛋白質(zhì)的修復(fù)在機(jī)體內(nèi)起重要逡逑作用。逡逑當(dāng)機(jī)體面對一些生物脅迫時，ＰＩＭＴ在提升機(jī)體耐儲性及維持機(jī)體生命活力逡逑時所發(fā)揮的生物功能

損傷的能力相關(guān)性等的測定ｍ火并且己有一些研究表明電導(dǎo)率與種子的陳化程逡逑度成正比，并且用電導(dǎo)率來作為判斷種子活力強(qiáng)弱的一項指標(biāo)。逡逑由圖２．５可知，稻谷隨著老化時間的延長，四個品種的電導(dǎo)率都越來越大，逡逑并且Ｐ５Ｑ低的品種，起始電導(dǎo)率比Ｐ５０尚的品種局。如Ｐ５Ｑ最局的品種隆兩優(yōu)５３４，逡逑其電導(dǎo)率在稻谷老化至３０天時仍低于２００＾ｉＳ／ｃｍ，而晶兩優(yōu)１２１２未老化時的電導(dǎo)率逡逑就高于２０（ＨｉＳ／ｃｍ。并且隨著老化時間的延長，相對不耐儲品種晶兩優(yōu)１２１２和玉針逡逑香電導(dǎo)率曲線都位于耐儲品種隆兩優(yōu)５３４和濃香３２的上方。逡逑３００．０逡逑３邐／邐＾邐玉針香逡逑１２２0－°邐ｙ邋＾逡逑＾邋１８０．０邐邐降兩優(yōu)邋５３４逡逑￥邐—品兩優(yōu)邋１２１２逡逑＾邋１４０．０邐＾邐－ 逡逑１００．０逡逑０邐１０邐１５邐２０邐２５邐３０逡逑老化天數(shù)（（１）逡逑圖２．５．稻谷人工老化不同時間后的電導(dǎo)率逡逑Ｆｉｇ．２．５．邋Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ邋ｏｆ邋ｒｉｃｅ邋ｓｅｅｄｓ邋ａｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ａｇｉｎｇ邋ｔｉｍｅ邋ｐｏｉｎｔｓ逡逑２．４．３稻谷ｐ５０與電導(dǎo)率相關(guān)性分析逡逑李永剛等研究發(fā)現(xiàn)煙草種子電導(dǎo)率與發(fā)芽率種子間的相關(guān)性很高，煙草種子逡逑浸出液的電導(dǎo)率與其發(fā)芽率呈明顯的一次線性負(fù)相關(guān)，電導(dǎo)率越高，種子發(fā)芽率逡逑越低［１１２］。周顯青等研宄了儲藏期間稻谷品質(zhì)指標(biāo)的變化，發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)率能夠反映逡逑秈稻在新鮮程度上存在的差異［１１３］。這都說明電導(dǎo)率對于判斷種子活力是一個比逡逑較重要的指標(biāo)，然而Ｐ５0與電導(dǎo)率的相關(guān)性分析還尚未有研究報導(dǎo)。逡逑２０逡逑

１０．０邐１５．０邐２０．０邐２５．０邐３０．０逡逑Ｐ５０邋（ｄ）逡逑圖２．７．老化２５天后稻谷電導(dǎo)率與Ｐ５ｆｌ相關(guān)性逡逑Ｆｉｇ．２．７．邋Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｓｅｅｄ邋ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ邋ａｆｔｅｒ邋Ａｇｉｎｇ邋ｆｏｒ邋２５邋ｄａｙｓ邋ａｎｄ邋Ｐ５０．逡逑對未老化和老化２５天的稻谷的電導(dǎo)率和Ｐ５Ｇ進(jìn)行相關(guān)性分析后發(fā)現(xiàn)未老化稻逡逑谷的電導(dǎo)率和Ｐ５？的相關(guān)性只有０．４６７９邋（圖２．６），相關(guān)性非常低。而老化２５天稻谷逡逑的電導(dǎo)率和Ｐ５Ｑ的相關(guān)性達(dá)到了０．８９９５邋（圖２．７），相關(guān)性很高。這說明用電導(dǎo)率來逡逑衡量稻谷活力的高低具有不穩(wěn)定性，也反映了用電導(dǎo)率判斷稻谷活力高低可能需逡逑要對稻谷進(jìn)行人工老化之后才相對準(zhǔn)確。同時也強(qiáng)調(diào)了建立一種無需老化即可判逡逑斷種子活力的方法的重要性。逡逑２．５本章總結(jié)逡逑（１）在相同的人工老化時間下，品種間的發(fā)芽率差異性很大。主要根據(jù)每個品逡逑種的Ｐ５0值及結(jié)合課題組測定的脂肪酸值，感官評分等指標(biāo)。最后篩選出了隆兩逡逑２１逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2766485