本文選題：番茄 + 谷氨酰胺合成酶��； 參考：《華中農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：谷氨酰胺合成酶(GS,EC 6.3.1.2)和天冬酰胺合成酶(AS,EC 6.3.5.4)是無機(jī)氮同化過程中最重要的酶類,在提高植物氮素利用率方面應(yīng)用潛力巨大。目前,科學(xué)工作者主要對(duì)水稻和擬南芥等植物中的GS和AS進(jìn)行了較為深入的表達(dá)和功能分析研究,其中一些已經(jīng)獲得了令人驚喜的結(jié)果。不過,GS和AS在不同物種間經(jīng)歷了不同的演化過程,其生物學(xué)功能上仍存在較大的差異,一些物種中的GS和AS基因甚至演化出了本物種特異的生物學(xué)功能。因此,為了更好的利用GS和AS家族基因,對(duì)其他重要物種的GS和AS基因進(jìn)行研究也至關(guān)重要。番茄是世界上最重要的果菜之一,營(yíng)養(yǎng)豐富,深受消費(fèi)者青睞。番茄生產(chǎn)期長(zhǎng),產(chǎn)量高,生產(chǎn)過程中氮肥需求量較大、利用率低。過多的氮肥施入不僅提升了生產(chǎn)成本,還造成了較大的環(huán)境壓力。因此,提高番茄氮素利用率意義重大。番茄GS和AS家族基因的功能研究可為番茄氮素同化分子機(jī)理的解析及氮素利用率的提高提供重要的線索。不過,目前世界上對(duì)番茄GS和AS家族基因功能研究的報(bào)道仍然較少,認(rèn)識(shí)仍然不足。我們初期的研究結(jié)果顯示,SlGS1.1可能在番茄氮素的初級(jí)同化、貯藏、轉(zhuǎn)運(yùn)、再利用、果實(shí)成熟以及品質(zhì)形成方面發(fā)揮著重要的作用。為了進(jìn)一步解析其生物學(xué)功能,本研究克隆了SlGS1.1和SlAS1,構(gòu)建了遺傳轉(zhuǎn)化載體,獲得了SlGS1.1超量表達(dá)株系和SlAS1超量表達(dá)株系,并利用這些株系,通過生理生化等技術(shù)手段,對(duì)SlGS1.1和SlAS1的生物學(xué)功能進(jìn)行初步的研究,分析了該基因表達(dá)的改變對(duì)碳氮代謝的影響。主要研究結(jié)果如下:1.利用特異引物克隆了番茄SlGS1.1的ORF片段。以pMV2載體為基礎(chǔ),經(jīng)過酶切連接,構(gòu)建了SlGS1.1植株超表達(dá)載體。經(jīng)過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的番茄遺傳轉(zhuǎn)化體系,獲得了11棵SlGS1.1超量表達(dá)的陽性植株,目前已經(jīng)獲得了T2代純合轉(zhuǎn)基因株系;2.SlGS1.1表達(dá)量在超表達(dá)植株的根系和葉片中升高數(shù)十倍,在果實(shí)中升高5-8倍,并引起SlGS2在葉片中的表達(dá)量上升。在低氮條件下,超量表達(dá)植株根系和葉片中SlGS1.1表達(dá)量更高;3.與野生型相比,超量表達(dá)植株根系和葉片中GS酶活性提高,葉片中提升62.0%-76.5%,根系中提升5.0%-11.6%。低氮條件下,轉(zhuǎn)基因植株葉片GS活性略高于野生型;4.與野生型相比,SlGS1.1超量表達(dá)植株的根、葉和果實(shí)中碳氮代謝相關(guān)酶編碼基因,如GOGAT、GDH、AspAT和AS家族基因表現(xiàn)出了不同的表達(dá)模式,各組織中相應(yīng)的總酶活也發(fā)生了變化。在超量植株的葉片中GOGAT和AspAT家族基因表達(dá)上升,相應(yīng)的葉片中的酶活也分別增加了57.5%-70.0%和42.3%-65.2%;相反地,在果實(shí)中GOGAT和AspAT家族基因表達(dá)下降,酶活分別減少10.5%-18.0%和18.2%-29.0%。在缺氮條件下,大部分基因的表達(dá)受到了抑制,酶活性也有不同程度降低;5.SlGS1.1超表達(dá)植株的表型與野生型沒有差異,但SlGS1.1超量表達(dá)植株的碳氮代謝水平發(fā)生了一定的改變。SlGS1.1超表達(dá)植株的根和葉片NO3-含量增加,葉片和果實(shí)的NH4+含量減少,根和果實(shí)中Glu含量降低,根、葉和果實(shí)中可溶蛋白含量增加,果實(shí)總氨基酸含量是野生型的1.5-2倍。缺氮條件下,超量表達(dá)植株的NH4+和Glu含量均低于野生型,并且可溶性蛋白含量增加;6.與野生型相比,SlGS1.1超量表達(dá)植株的根中糖和檸檬酸含量顯著降低,葉片中糖含量增加。果實(shí)中總可溶性糖、葡萄糖以及蘋果酸含量降低,果糖和檸檬酸含量增加提高;7.器官表達(dá)和氮素響應(yīng)分析表明,SlAS1在番茄植株呈現(xiàn)組成型表達(dá)模式,在花瓣和子房中表達(dá)較多,在根部SlAS1受氮素誘導(dǎo)表達(dá);8.構(gòu)建了SlAS1超量表達(dá)載體,并對(duì)其進(jìn)行了遺傳轉(zhuǎn)化,獲得了14棵T0代陽性轉(zhuǎn)化植株,經(jīng)分子鑒定和篩選獲得了轉(zhuǎn)基因純合株系;9.超量表達(dá)植株中SlAS1的表達(dá)量顯著升高,與野生型相比,葉片中升高80-140倍,根中升高20-40倍,果實(shí)中升高200-800倍,但兩者在表型未表現(xiàn)出明顯差異。
[Abstract]:In order to better utilize GS and AS family genes , it is very important to study GS and AS genes in tomato . 3 . Compared with wild type , the activity of GS ( GS ) in roots and leaves of plants increased by 62.0 % - 76.5 % and 5.0 % - 11.6 % in leaves . The fruit increased 200 - 800 times but both showed no significant difference in phenotype .

【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S641.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1752685