本文選題：煙草 + MdAFS基因　； 參考：《山東農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：煙草是一年生或有限多年生草本植物,是重要的經(jīng)濟(jì)作物。因其腺體豐富,具有大量的綠色組織,使其成為萜類代謝工程研究的理想模式植物。α-法尼烯是一種揮發(fā)性倍半萜烯,α-法尼烯合酶是催化α-法尼烯合成的最終限速酶。到目前為止,對蘋果α-法尼烯的研究主要集中在α-法尼烯及其氧化產(chǎn)物-共軛三烯醇類物質(zhì)(Conjugated Trienols,CTols)與蘋果虎皮病發(fā)生的關(guān)系。在植物中過表達(dá)蘋果α-法尼烯合酶基因是否影響其他萜類物質(zhì)的合成及植物生物學(xué)特性的研究相對較少。本研究以過表達(dá)蘋果α-法尼烯合酶基因煙草的T3代植株為實驗材料,通過轉(zhuǎn)錄組分析代謝通路和代謝物,解釋轉(zhuǎn)基因煙草早衰的原因和機(jī)制。主要結(jié)果如下:(1)植物萜類的合成與釋放具有組織器官特異性。Md AFS基因在轉(zhuǎn)基因煙草的莖中表達(dá)量最低,根和葉片次之,花中表達(dá)量最高,是莖的3.6倍。GC/MS分析煙草萜類組分發(fā)現(xiàn),在根、莖、葉、花中均未檢測到目的產(chǎn)物法尼烯的釋放,但施用鉀離子處理后,煙草花中檢測出法尼烯。(2)機(jī)械損傷,茉莉酸甲酯(Me JA),赤霉素(GA),水楊酸(SA),乙烯利(ETH),4°C,42°C,聚乙二醇-6000(PEG-6000)和H2O2處理明顯誘導(dǎo)了青香蕉蘋果苗Md AFS基因的表達(dá),其中,4°C處理后Md AFS基因的表達(dá)一直穩(wěn)定在較高水平;傷害處理表現(xiàn)出先升高后下降的規(guī)律;Me JA,GA,SA,ETH,PEG-6000,H2O2和42°C高溫處理表現(xiàn)出某一時間點爆發(fā)式上調(diào)的特點,42°C處理效果最明顯上調(diào)大約170倍。在實驗條件下青香蕉蘋果苗Md AFS基因的表達(dá)具有節(jié)律性,在照光1h后出現(xiàn)最大表達(dá)量。(3)目前,煙草(NC89)還沒有可利用的全基因組數(shù)據(jù)庫。利用De nove組裝的方法進(jìn)行煙草葉片和頂芽的轉(zhuǎn)錄組分析,共獲得了249185條unigenes。葉片差異表達(dá)分析發(fā)現(xiàn),抗氧化活性分類有26個下調(diào)轉(zhuǎn)錄本包括APX和CAT,類胡蘿卜素代謝34個下調(diào)轉(zhuǎn)錄本,質(zhì)體醌代謝14個下調(diào)轉(zhuǎn)錄本,抗壞血酸鹽代謝10個下調(diào)轉(zhuǎn)錄本和氮代謝62個下調(diào)轉(zhuǎn)錄本。(4)與野生型相比,轉(zhuǎn)基因植株有較多的活性氧積累,轉(zhuǎn)基因植株抗氧化防御系統(tǒng)下降,表現(xiàn)為抗氧化酶(APX,CAT和SOD)活性顯著下降,抗氧化物質(zhì)(類胡蘿卜素,多酚和類黃酮)含量顯著下降,并且對光合電子傳遞鏈阻斷劑敵草隆(DCMU)處理更加敏感。(5)在轉(zhuǎn)基因植株中茉莉酸(JA),水楊酸(SA)和乙烯(ET)含量顯著下降,乙烯釋放速率降低;油菜素內(nèi)脂(BR)含量顯著增加,細(xì)胞分裂素(CTK)含量沒有明顯變化。(6)光合作用是萜類合成的還原力和原料來源,轉(zhuǎn)基因植株凈光合速率下降,光合作用產(chǎn)物淀粉和可溶性糖含量顯著下降。對光合作用、光合蛋白和碳固定信號通路分析分別發(fā)現(xiàn)了87,127和195個下調(diào)轉(zhuǎn)錄本,沒有上調(diào)轉(zhuǎn)錄本。(7)植物萜類的合成與釋放具有時間特異性(不同發(fā)育時期),MdAFS基因隨著煙草發(fā)育進(jìn)程表達(dá)量不斷增加,盛花期達(dá)到最高點。不同發(fā)育時期,萜類合成途徑關(guān)鍵基因與Md AFS基因相關(guān)性分析表明,Md AFS基因與HMGR基因正相關(guān),其他基因(DXS、DXR、IDI、FPPS和GPPS)負(fù)相關(guān)。(8)轉(zhuǎn)基因株系HMGR1、HMGR2和HMGS基因上調(diào)表達(dá),HMGR專一性抑制劑洛伐他汀(MEV)處理也表明轉(zhuǎn)基因植株有較高的HMGR轉(zhuǎn)錄水平。轉(zhuǎn)基因株系萜類合成途徑其它關(guān)鍵基因(DXS、DXR、IDI、FPPS和GPPS)下調(diào)表達(dá),同時,對DXR專一性抑制劑膦胺霉素(FOS)處理不敏感。(9)轉(zhuǎn)基因株系葉片中,單萜(檸檬烯和芳樟醇)的釋放對MeJA的誘導(dǎo)作用不敏感;轉(zhuǎn)基因株系葉綠素和四萜(類胡蘿卜素)含量顯著下降,Fv/Fm值顯著下降。q RT-PCR分析發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因株系葉綠素合酶基因下調(diào)表達(dá),而葉綠素酶上調(diào)表達(dá)。添加萜類合成的原料丙酮酸能夠?qū)⑥D(zhuǎn)基因株系的葉綠素含量恢復(fù)到野生型水平,合成減少是導(dǎo)致葉綠素含量下降的原因。
[Abstract]:The results showed that the expression of the Md AFS gene was the lowest in the plant . The results showed that the expression of the gene of the Md AFS was the lowest in the plant . ( 4 ) There were 26 downregulated transcripts in transgenic plants . ( 9 ) The chlorophyll content of transgenic lines decreased and the chlorophyll content of transgenic lines decreased significantly . The chlorophyll content of transgenic lines was reduced to the wild type , and the decrease of synthesis was the reason of the decrease of chlorophyll content .

【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q943.2

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本文編號：1820823