苹果黄酮醇合成酶基因MdFLS1的功能研究

发布时间：2020-03-24 18:54

【摘要】：任何一种生物都必须进行新陈代谢才能维持其生命活动。代谢是生物维持生命活动所进行的各种化学物质的总称。代谢过程中产生大量的种类繁多的产物,植物从初级代谢途径衍生出来的,被认为没有明确的代谢功能,对维持细胞生命活动不起主要作用的代谢,称为植物的次生代谢,次生代谢所产生的产物就是次生代谢物(孟庆伟和高辉远,2011)。类黄酮是一大类植物次生代谢物,广泛分布在不同的植物中,具有不同的功能(方芳和王凤忠,2016)。类黄酮是酚类化合物,即芳香族环上的氢原子被羟基或者功能衍生物取代后生成的化合物,类黄酮是两个芳香环被三碳桥连接起来的结构(Gilizquierdo et al.,2016)。类黄酮结构的不同位点发生不同取代,可以形成不同的化合物,具有多种功能(Sivankalyani et al.,2016)。(1)呈现颜色。花果大部分呈现红、浅红、蓝和紫色,这都与花青苷有关(Koes et al.,2005;Grote-wold et al.,2006;Lepiniec et al.,2006;Allan et al.,2008)。类胡萝卜素是光合作用的辅助色素,呈现红、橙和黄色(Liu et al.,2018)。类黄酮包含多种有色物质,其中最主要的是花青苷(Butelli et al.,2008)。植物多彩的色泽可以吸引昆虫传粉,也能吸引动物食用果实而传播种子(Wang et al.,2017)。(2)防御伤害(Gould et al.,2004)。近年的研究表明,类黄酮是植物的光保护剂,植物体内类黄酮的正常合成是植物生存的必要条件(Shang et al.,2011)。另外,类黄酮代谢还能产生鞣质(俗称单宁)。鞣质有毒,动物食用后能抑制其生长(Ullah et al.,2017)。黄酮醇是类黄酮化合物中的一大类,具有类黄酮化合物所具有的功能,比如影响植物色泽和作为防御物质保护植物和抵抗动物侵害(Barbehenn and Peter,2011)。另外,黄酮醇对人体还有较高的保健功能,它能抗敏、抗炎、清除自由基,延缓衰老,起到预防心脑血管疾病和抗癌的作用(Gould,2004;Pourcel et al.,2007;Gonzali et al.,2009)。目前对类黄酮化合物中花青苷的研究比较充分,而对黄酮醇的研究还相对较少,对它的功能和调控方式了解得不够充分。苹果是非常重要的温带水果,色泽对于苹果的果实品质一直都是十分重要的指标,类黄酮化合物对苹果果实花青苷的积累的影响还需要进一步研究。随着我国国民生活水平的提高,对水果的品质有了更高的要求,开始追求具有一定保健功能的水果。选育类黄酮含量高的苹果品种,不仅有益于人民健康,还能提高苹果的商品价值,增加农民收入。另外有研究表明,类黄酮化合物能提高作物耐盐抗旱能力,类黄酮高含量高的水稻和马铃薯品种对高盐和干旱表现出更好的抗性(Walia et al.,2005;Watkinson et al.,2006)。培育类黄酮含量高的苹果品种和砧木,可以进一步扩大苹果的分布范围,有效利用土地。本研究克隆了苹果中的黄酮醇合成酶基因MdFLS1,对其进行了生物信息学分析,并对其功能做了初步的研究,取得了以下成果:1.克隆到了苹果MdFLS1基因,其全长为1014 bp,编码337个氨基酸。2.进化树分析表明,苹果黄酮醇合成酶MdFLS1与甜樱桃、草莓、桃、蔷薇的同源性较高。苹果黄酮醇合成酶基因MdFLS1主要在叶片中表达,而在茎和成熟的果实中表达量较低;启动子分析表明,MdFLS1可能响应多种植物激素和非生物胁迫。3.高盐、低温、干旱和植物激素ABA均能提高MdFLS1的表达量。4.苹果黄酮醇合成酶MdFLS1具有酶催化活性,能催化二氢黄酮醇转变为黄酮醇,过量表达MdFLS1抑制苹果愈伤组织花青苷积累。5.过量表达MdFLS1提高苹果愈伤组织对盐的耐受性。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S661.1

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