玉米是重要的糧食作物和飼料作物,在我國種植面積居第一位。隨著生活水平的提高,人們對其營養(yǎng)品質(zhì)越來越重視。玉米籽粒氨基酸含量較低,尤其是必需氨基酸賴氨酸含量已經(jīng)成為限制玉米營養(yǎng)品質(zhì)提升的一大因素,因此提高玉米的營養(yǎng)價值必需提高籽粒中賴氨酸含量。opaque2突變基因可大幅度提高玉米中賴氨酸含量,但也帶來了一些不利影響。為了探究Opaque2(O2)基因在玉米基因組中的的功能,本實驗室構(gòu)建了多對opaque2近等基因系(NILs)材料,并做了一些研究。本實驗主要是以本課題前人蛋白質(zhì)組學(xué)的研究為基礎(chǔ),對遼2345與遼2345/o2這對近等基因系組成成分和微觀結(jié)構(gòu)、部分差異表達的蛋白點進行研究。主要研究內(nèi)容如下:1.對遼2345和遼2345/o2近等基因系的成熟籽粒進行營養(yǎng)成分分析,主要包括粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪和總氨基酸含量以及17種主要氨基酸的含量。與遼2345相比,遼2345/o2中粗蛋白、粗脂肪和總氨基酸含量顯著降低;17種氨基酸中14種差異顯著,尤其賴氨酸含量,在遼2345/o2中為0.507%,比遼2345中提高了76.5%。2.對成熟籽粒和22DAP籽粒的胚乳分別進行了掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)的觀察。觀察發(fā)現(xiàn),遼2345胚乳淀粉粒角質(zhì)化、方形或多角型排列緊密,蛋白質(zhì)鞘狀分布于淀粉粒間隙中,籽粒充實度好,密度大,使得其呈現(xiàn)硬質(zhì)透明表型;遼2345/o2胚乳淀粉粒多裸露、圓形或橢圓形松散排列,基質(zhì)蛋白散布,籽粒充實度不好,密度小,籽粒呈現(xiàn)粉質(zhì)不透明表型。3.針對雙向電泳(2-DE)中篩選出12個差異蛋白點,對遼2345與遼2345/o2近等基因系在10DAP、14DAP、18DAP、22DAP和26DAP的籽粒胚乳進行了熒光定量分析。結(jié)果表明,遼2345/o2中γ-zein前體基因(LOC541920)、絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶基因(Shmt)和丙酮酸磷酸雙激酶(Ppdk)的表達量均低于遼2345;泛素結(jié)合酶基因(Ubc)、銅鋅超氧化物歧化酶基因(Sod4ap)、乳腺谷胱甘肽裂解酶基因(Lgl)和蔗糖合酶基因(Sh1),在14DAP~26DAP表達量均顯著低于遼2345;同型半胱氨酸S-甲基轉(zhuǎn)移酶3基因(Hmt3)表達量在18DAP極顯著地低于遼2345;雙官能團淀粉酶抑制劑基因(Chfi)表達量在授粉后五個時期均顯著高于遼2345;豆球蛋白1基因(Leg)在14DAP和22DAP表達量均極顯著地高于遼2345;山梨醇脫氫酶基因(Sdh)在14DAP極顯著地高于遼2345;ADPG焦磷酸化酶大亞基基因(Sh2)在26DAP極顯著高于遼2345。分析認為,OPAQUE2(O2)可能對激活基因LOC541920、Shmt、Ppdk、Ubc、Sod4ap、Lgl、Sh1和Hmt的表達具有促進作用,而抑制Chfi、Leg、Sdh和Sh2的表達。具體的作用機制還有待進一步研究。4.進一步選取淀粉合成途徑中的限速酶蔗糖合酶(Su Sy)與ADPG焦磷酸化酶(AGPase)進行了酶活性的測定。結(jié)果表明,與遼2345相比,遼2345/o2中Su Sy活性在10DAP和14DAP較高,其他時期較低;而遼2345/o2中AGPase活性在14DAP和26DAP較高,其他時期較低。其他五對NILs材料18DAP胚乳也進行了測定,結(jié)果顯示D黃212中Su Sy活性低于D黃212/o2,其他NILs均為野生型胚乳中Su Sy活性較高,其中在鄭58及鄭58/o2間差異不顯著;AGPase活性在五對NILs中,均為野生型胚乳中較低,其中在鄭58及鄭58/o2間差異不顯著。分析認為O2可能能夠提高Su Sy活性,而抑制AGPase活性。該結(jié)果與2-DE的結(jié)果基本一致。5.應(yīng)用酵母雙雜交(Y2H)驗證O2是否能夠與Sh1和Sh2編碼產(chǎn)物互作。重組載體p GBKT7-X(X=Sh1,Sh2)分別與p GADT7-O2、p GADT7通過共轉(zhuǎn)化導(dǎo)入AH109后,結(jié)果發(fā)現(xiàn)Sh1編碼蛋白(SH1)具有自激活能力,但是與互作組比作用較弱,O2與SH1可以產(chǎn)生較強互作;Sh2編碼蛋白(SH2)無自激活能力,O2與SH2可以產(chǎn)生強互作。6.應(yīng)用酵母單雜交(Y1H)檢測O2是否能夠調(diào)控Sh1和Sh2轉(zhuǎn)錄。重組載體p Lac Zi-Y(Y=Sh1-1,Sh1-2,Sh1-3,Sh1-4,Sh1-5,Sh2-1,Sh2-2,Sh2-3,Sh2-4)分別與p B42AD-O2、p B42AD共轉(zhuǎn)化導(dǎo)入EGY48,通過顯色培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),Sh1-1、Sh1-2和Sh2-4轉(zhuǎn)化菌株變藍,O2與Sh1-1,Sh1-2,Sh2-4共轉(zhuǎn)化的菌體也變藍且顏色更深,說明O2能結(jié)合在這些啟動片段上,調(diào)控Sh1和Sh2的轉(zhuǎn)錄。7.結(jié)合全文研究結(jié)果,分析認為O2蛋白可能促進Sh1的轉(zhuǎn)錄表達,使其RNA含量上升,Su Sy含量上升,Su Sy活性升高;同時能夠與SH1相互作用。O2可能抑制Sh2的轉(zhuǎn)錄表達,使其RNA含量下降,AGPase大亞基SH2含量下降,使AGPase活性降低;同時可以與SH2相互作用。

【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院

【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S513;Q943.2
【目錄】：

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 白寶璋;張景義;;甜玉米子粒營養(yǎng)成分的動態(tài)變化[J];吉林農(nóng)業(yè)科學(xué);1988年03期

2 柴靜;張會;姚麗麗;俞嘉寧;;蔗糖合酶在植物生長發(fā)育中的作用研究[J];生命科學(xué);2012年01期

3 陳亮;張德貴;史振聲;趙剛;白麗;張世煌;李明順;;opaque-2突變基因(o2)對玉米產(chǎn)量和產(chǎn)量配合力的影響[J];玉米科學(xué);2011年01期

4 吳子愷,郝小琴,羅高玲,覃蘭英;微胚乳超高油玉米幾個性狀的研究[J];種子;2004年09期

5 盧合全,沈法富,劉凌霄,孫維方;植物蔗糖合成酶功能與分子生物學(xué)研究進展[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2005年07期

6 楊引福,李向拓,謝恩魁;不同硬質(zhì)度胚乳奧帕克-2(o2)玉米籽粒超微結(jié)構(gòu)與品質(zhì)性狀的相關(guān)研究[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2005年01期

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙剛;吳子愷;王兵偉;;微胚乳超高油玉米株高和穗位高的主基因+多基因遺傳模型[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年17期

2 田樹云;張亞平;吳子愷;梁彩梅;陸海峰;;微胚乳超高油玉米籽粒胚乳消減及油分積累的規(guī)律[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年03期

3 張亞平;甘鳳瓊;楊慶鋒;吳子愷;田樹云;;微胚乳超高油玉米籽粒可溶性總糖含量的動態(tài)研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年05期

4 戴羅杰;郭春雨;李飛宇;吳子愷;呂鳳連;鄭德波;;微胚乳超高油玉米的研究進展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2009年19期

5 宋麗雅;陳亮;何聰芬;趙剛;白鵬飛;陳巖;常馳;;Opaque-2突變基因(o2)對玉米組合品質(zhì)的影響[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年18期

6 胡瑞芳;姜慧;李玥瑩;;蔗糖代謝相關(guān)酶的研究進展[J];北方園藝;2012年01期

7 甘彩霞;吳楚;;蔗糖代謝中3類關(guān)鍵酶的研究進展[J];長江大學(xué)學(xué)報(自科版)農(nóng)學(xué)卷;2007年01期

8 曹玉軍;趙宏偉;;鉀素用量對甜玉米籽粒蔗糖形成積累的影響[J];東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2009年07期

9 奉志高;吳子愷;王兵偉;趙剛;;微胚乳超高油玉米幾個性狀的配合力研究[J];廣西農(nóng)業(yè)生物科學(xué);2007年04期

10 王榮納;李映輝;楊偉峰;陶勇生;;Mutator轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)的玉米胚大小突變體的遺傳分析[J];河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2013年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 潘俊峰;氮對水稻莖鞘非結(jié)構(gòu)性碳水化合物積累轉(zhuǎn)運特征的影響及其遺傳基礎(chǔ)研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

2 張運紅;高活性寡糖篩選及其促進植物生長的生理機制研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

3 趙宏偉;不同氮素營養(yǎng)水平下春玉米碳氮代謝機理的研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2003年

4 夏燕莉;玉米愈傷組織分化的遺傳分析及相關(guān)基因克隆[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

5 李軍營;二氧化碳濃度升高對水稻幼苗葉片生長、蔗糖轉(zhuǎn)運和籽粒灌漿的影響及其機制[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

6 時顯蕓;微胚乳超高油玉米籽粒營養(yǎng)成分及其遺傳趨勢研究[D];廣西大學(xué);2007年

7 劉萍;中國鮮食甜、糯玉米品種試驗產(chǎn)量與品質(zhì)評價體系的建設(shè)[D];揚州大學(xué);2007年

8 謝桂先;水稻高蛋白高產(chǎn)栽培綜合技術(shù)體系對水稻的作用效果與機理研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

9 劉洋;甜高梁莖稈糖分積累關(guān)鍵酶基因克隆及功能標記開發(fā)[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2009年

10 周生茂;山藥不同基因型地下塊莖糖類和酚類物質(zhì)形成、調(diào)控及相關(guān)基因分離的研究[D];浙江大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 聞小霞;甜瓜果實蔗糖合成酶基因（SS）的克隆、表達分析及遺傳轉(zhuǎn)化[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

2 孫穎;油桐LFY同源基因的克隆及花芽分化生理基礎(chǔ)研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2008年

3 白鵬飛;o2近等基因系雜交組合及對應(yīng)親本雜交組合的主成分和配合力分析[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

4 李穎;高油玉米主要性狀主基因+多基因遺傳分析[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

5 錢程;超甜型玉米主要性狀的遺傳特性研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

6 劉燕;兩種基因型地黃品種產(chǎn)量形成的生理學(xué)研究[D];北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院;2011年

7 劉燕;4種樹形對‘愛甘水’果實糖積累與蔗糖代謝相關(guān)酶活性的影響[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

8 張保才;‘風味4號’甜瓜果實糖積累及采后生理代謝研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

9 王君;采后梨果實糖代謝及酸性轉(zhuǎn)化酶基因克隆表達的研究[D];天津大學(xué);2012年