本文選題：表皮蠟質 + 超長鏈不飽和脂肪醇�。� 參考：《中國科學院武漢植物園》2017年博士論文

【摘要】：植物表皮蠟質,是覆蓋在陸地植物地上部分表面的一層疏水性脂類物質,是植物應對外界環(huán)境變化的第一道屏障,在抑制植物水分非氣孔散失以及保護植物免受病蟲害入侵、紫外線輻射等方面起著重要作用。因此研究植物表皮蠟質的合成和調控不僅具有重要的理論意義,同時也在生產實踐中具很高的應用價值。本研究以擬南芥表皮蠟質合成相關突變體cer17為材料,克隆了突變基因CER17并對其功能進行了解析。cer17突變體是通過EMS誘變得到擬南芥蠟質突變體,具有很強的蠟質缺失表型,光亮莖稈。我們通過圖位克隆技術并結合序列分析和等位測試實驗,最終發(fā)現,CER17是ADS4基因的等位基因,編碼了一個�；鵆oA脫氫酶。序列分析發(fā)現CER17/ADS4基因第二個外顯子上一個堿基G突變?yōu)锳,導致其編碼的蛋白質序列中脯氨酸轉變?yōu)榱涟彼帷＿@個氨基酸的改變導致CER17/ADS4蛋白功能喪失,在釀酒酵母中不能催化超長鏈脂肪酸去飽和形成雙鍵位置n-6的超長鏈不飽和脂肪酸。利用擬南芥原生質體轉化和煙草瞬時轉化體系分析CER17/ADS4蛋白亞細胞定位,結果顯示CER17/ADS4融合YFP蛋白和內質網標記蛋白CD3-959的定位情況基本一致,表明CER17/ADS4蛋白在細胞中定位于內質網。熒光定量PCR和GUS組織化學染色分析CER17/ADS4基因時空表達模式,結果表明蠟質基因CER17/ADS4在擬南芥花序莖頂端,花和角果中超強表達,同時在花序莖表皮細胞中特異表達。我們從擬南芥數據庫ABRC索取了CER1/ADS4基因的T-DNA插入突變體Salk_043674 和 SM_3_20206,分別命名為 cer17-2 和 cer17-3。RT-PCR 檢測顯示cer17-2中CER17/ADS4基因表達水平明顯下調,而在cer17-3中完全檢測不到CER17/ADS4基因表達。掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現突變體cer17-2和cer17-3花序莖表皮蠟質晶體結構主要為扁平狀,同時氣相色譜分析表皮蠟質含量,結果顯示突變體cer17-2和cer17-3花序莖中表皮蠟質總含量及單個組分顯著增加,尤其是超長鏈飽和脂肪醇組分。利用薄層色譜和GC-MS方法,我們在擬南芥野生型花序莖表皮蠟質中發(fā)現了新的一類蠟質組分,雙鍵位置n-6的超長鏈不飽和初級脂肪醇,包括C26:1,C28:1和C30:1,該類組分在cer17突變體中完全消失。在突變體cer17-2中過量表達CER17基因,超長鏈不飽和脂肪醇再次出現,并且在野生型中過量表達CER17/ADS4,檢測到更高含量的超長鏈不飽和醇。表明CER17/ADS4基因參與了超長鏈不飽和脂肪醇的合成。研發(fā)發(fā)現cer4-4突變體中超長鏈不飽和脂肪醇含量也急劇下降,并在釀酒酵母野生型菌株BY4741中共表達CER4和CER17/ADS4基因,檢測到了 n-6的超長鏈不飽和脂肪醇。這些結果表明CER4基因同樣在超長鏈不飽和脂肪醇合成途徑中具有重要功能。除了蠟質表型,透射電子顯微鏡觀察發(fā)現蠟質突變體cer17花序莖表皮層結構變厚而且不規(guī)則,氣相色譜分析結果顯示角質單體含量增加。盡管在蠟質表型上cer17突變體花序莖頂端和基部表型一致,但是角質表型上頂端比基部更強,這與CER17/ADS4基因花序莖頂端比基部表達量更高模式一致。進一步研究發(fā)現CER17/ADS4和LACS1基因的雙突變體在花序莖頂端而不是基部,表皮層結構和野生型以及單突變體相比,急劇增厚更加不規(guī)則,同時角質單體含量更高。甲苯胺藍染色和失水實驗結果發(fā)現,和野生型和單突變體相比較,雙突變體花序莖頂端表皮層通透性出現劇烈變化。這些結果表明CER17/ADS4和LACS1基因在花序莖頂端表皮層角質合成通路上存在遺傳上相互作用。綜上所述,擬南芥CER17/ADS4基因參與了花序莖頂端和基部表皮蠟質新組分,雙鍵位置n-6的超長鏈不飽和初級脂肪醇的合成,同時參與了花序莖頂端表皮層角質合成通路。
[Abstract]:The expression of CER17 / ADS4 gene was found to be significantly lower than that of cer17 / ADS4 . In conclusion , it was found that CER17 / ADS4 and LACS1 genes were genetically interacting with wild type and single mutant . These results showed that CER17 / ADS4 and LACS1 genes had a genetic interaction on the epidermal keratinocytes at the top of the stem .

【學位授予單位】：中國科學院武漢植物園
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：Q943.2

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1 楊賢鵬;擬南芥表皮蠟質合成相關基因CER17的功能解析[D];中國科學院武漢植物園;2017年

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本文編號：1866161