發(fā)布時間：2018-02-01 05:47

  本文關鍵詞： 白檀 油脂含量 脂肪酸組成 生物合成代謝 轉錄組 表達模式　出處：《中南林業(yè)科技大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：白檀(Symplocos paniculata(Thunb.)Miq.),山礬科山礬屬,落葉灌木或小喬木。該樹種抗逆性強、結實早、果實富含油脂、且不飽和脂肪酸含量相對較高,是高品質食用油和理想的工業(yè)油料植物,是具有重要生態(tài)經(jīng)濟價值和極大發(fā)展前景的半野生狀木本油料植物。目前,針對其高產(chǎn)培育的快速檢測方法與基礎理論研究很薄弱,尤其從分子水平探討油脂合成規(guī)律及調控機理的研究仍是空白。因此,本文以湖南地區(qū)124株白檀優(yōu)株的成熟果實為材料,采用近紅外光譜測定與化學計量學方結相結合,構建油脂含量測定近紅外光譜模型;以野生白檀優(yōu)株C3為對象,采用恩酮比色法,氣相質譜聯(lián)用和原子吸收等分析方法,觀測白檀果實不同發(fā)育階段,油脂,糖類和蛋白質累積特點,并分析其變化與礦物質營養(yǎng)元素含量的相關性;根據(jù)油脂累積規(guī)律,對油脂累積過程中四個關鍵階段(10、80、140和170DAF)的白檀果實進行RNA-Seq轉錄組測序,綜合分析油脂生物合成關鍵基因表達模式及其通路,基本探明白檀果實油脂生物合成的分子機制,初步確定了油脂合成相關基因。主要研究結果如下:1、采用最小二乘回歸法(PLS)構建了果實油脂含量快速測定近紅外定標模型。將原始光譜數(shù)據(jù)消除基線偏移和噪音,獲得最佳預測模型。利用一階導數(shù)結合平滑法(FDE+SG)處理原始光譜建模得到最佳的含油率(RCV=0.9758)、棕櫚酸(RCV=0.9422)和油酸(RCV=0.9879)校正模型;采用二階導數(shù)結合標準正態(tài)變量轉換法(SDE+SNV)得到最佳的硬脂酸(RCV=0.9195)模型光譜;而最佳的亞油酸模型(RCV=0.9598)則通過二階導數(shù)結合乘積分散校正法(SDE+MSC)獲得;一階導數(shù)(FDE)處理方法得到的RCV值最高為0.8022的亞麻酸校正模型。進一步通過外部交叉驗證校準模型的可靠性和準確性,含油率、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸等測定模型的外部驗證決定系數(shù)(R2)分別為0.96、0.90、0.71、0.91、0.91和0.73,剩余預測偏差(RPD)分別是3.7、2.9、2.8、3.4、3.3和2.6,表明所有的校正模型可以用于白檀果實油脂含量與主要油脂成分的的快速測定。2、觀測果實油脂累積動態(tài)規(guī)律發(fā)現(xiàn),果實油脂從10 DAF開始累積,呈“S”型變化,油脂最大含量可達36.6%,主要成分是棕櫚酸、油酸、硬脂酸、亞油酸和亞麻酸,果實成熟時其相對含量分別為18.3%、50.6%、1.3%、26.7%和2.5%;油脂以油體和油細胞的形式貯藏,主要累積場所是中果皮、胚乳和胚三個部位,其中,胚乳是果實中最主要的油脂累積部位。根據(jù)油脂含率變化規(guī)律,可以將白檀果實油脂累積過程劃分為三個階段:油脂累積緩慢期(10～80 DAF)、油脂累積快速期(80～140DAF)和油脂累積穩(wěn)定期(140～170 DAF)。果實油脂累積過程中,飽和脂肪酸含量呈先升后降的變化,最低含量為20%;而不飽和脂肪酸相對含量不斷增長,最高可達79%。3、測定油脂累積不同階段果實內含物和氮磷鉀相對含量結果顯示:可溶性糖和蛋白質含量在油脂緩慢累積期呈下降趨勢,與油脂含量成不顯著負相關,而淀粉含量逐漸增加,與油脂累積量成不顯著正相關;在油脂累積快速期,可溶性糖和蛋白含量變化與油脂累積成正相關,淀粉含量的變化不明顯;油脂累積穩(wěn)定期,淀粉和可溶性糖含量下降,蛋白質含量急劇上升,但與油脂含量變化無明顯相關性。在果實油脂累積過程中,果實中氮含量的變化接近“W”,在油脂快速累積期,油脂累積量與其含量成不顯著負相關,其它時期兩者無明顯相關性;而磷、鉀元素含量在整個果實油脂累積過程中呈先升后降的趨勢,在90 DAF油脂累積快速期其含量達到最大,在油脂累積緩慢期與油脂含量成正相關,油脂快速累積期呈不顯著負相關,油脂累積穩(wěn)定期相關性不明顯。4、4個不同發(fā)育時期白檀果實轉錄組測序產(chǎn)生了 27 827 593個高質量clean reads,所有的clean reads組裝成182 904條非冗長Unigene,平均長度為592.91bp,N50長度為785 bp。注釋到公共數(shù)據(jù)庫的Unigene共有67 379個,占所有Unigene的比例為36.84%。其中注釋到NR、GO、COGs和KEGG數(shù)據(jù)庫的Unigene分別有67 202、25 893、26 831和31 407條。基于公共蛋白質數(shù)據(jù)庫BLAST比對和KEGG Pathway功能基團注釋。注釋到脂類代謝途徑的Unigene有1 776條,糖類代謝途徑有3 493條。確定了脂肪酸生物合成、TAG組裝、糖酵解、淀粉合成代謝、糖異生和三羧酸循環(huán)等代謝通路中關鍵酶的Unigene序列和注釋信息,系統(tǒng)闡述了白檀果實油脂生物合成過程。5、利用DESeq技術將果實轉錄組分析產(chǎn)生的Unigene進行差異基因篩選,共發(fā)現(xiàn)13 939個差異表達基因。分別在油脂累積緩慢期(10～80 DAF)、油脂累積快速期(80～140 DAF)和油脂累積穩(wěn)定期(140～170 DAF)發(fā)現(xiàn)4816、1247和3 120條差異基因上調,5 869、7 731和3 032條差異基因下調。差異基因通過KEGG代謝途徑注釋,確定了油脂生物合成通路中的相關酶的動態(tài)調控模式,結合果實生理代謝動態(tài)變化綜合分析,初步挖掘出白檀油脂生物合成關鍵基因:KASⅡ、DGAT1、GPAT9、PFK-1、PK和PDH等酶作為油脂含量提高候選基因;調控FATA、FATB、SAD和FAD2基因表達可以改良脂肪酸組分。最后熒光定量PCR分析進一步驗證了白檀果實轉錄組測序結果的可靠性。本研究將極大豐富公共基因數(shù)據(jù)庫,為今后更加系統(tǒng)深入地研究白檀果實發(fā)育調控基因改良提高果實油產(chǎn)量和改善油脂品質提供理論基礎,以及為其他木本油料油料資源植物高效開發(fā)利用提供參考依據(jù)。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中南林業(yè)科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S793.9

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本文編號：1481095