柳枝稷分蘖调控基因PvMAX2的功能研究
发布时间：2020-09-21 17:41
柳枝稷(Panicum virgatum L.)属于禾本科(Gramineae)黍属(Panicum),是原产于北美地区的一类禾本科暖季型多年生牧草。柳枝稷具有高地型和低地型两种生态类型,因其具有较高的生物产量、良好的耐盐(碱、干旱、贫瘠)能力和广泛的生态适应性等优良特性,通常作为新型生物能源植物和水土保持植物被广泛种植。分蘖(枝)是影响植物株型和农作物产量重要因素之一,目前国内外关于柳枝稷分蘖的研究处于起步阶段,对影响分蘖发生的分子机制研究报道较少。MAX2编码一种F-BOX蛋白,是独脚金内酯(Strigolactones,SLs)信号转导途径的关键因子,在各植物中具有保守性,其功能已在拟南芥、水稻和豌豆等多种植物中被报道。max2突变体表现为分枝增多,植株矮小,株型紧凑等表型。为了了解独脚金内酯激素调控柳枝稷分蘖的机理,本实验室从柳枝稷Alamo材料中分离出Pv MAX2基因。本研究在已有的研究基础上,对Pv MAX2的功能进行研究分析,探索SLs在多年生禾本科植物中调控分蘖发育的特点和机理,为改良柳枝稷、提高生物产量提供理论依据。论文取得研究成果如下:1.通过对MAX2同源蛋白序列比对分析,发现柳枝稷PvMAX2与谷子SiMAX2同源性最高,为92.6%。Pv MAX2基因转化拟南芥max2突变体试验表明,Pv MAX2与拟南芥At MAX2基因在功能上具有相似性。Pv MAX2可以增加株高,减少分蘖数,增大叶片面积,促使开花提前且花期时间集中,减少莲座叶数,加速叶片衰老,抑制下胚轴和侧根生长,促进主根的生长发育。2.GR24和IAA处理试验发现,10~( 6)M GR24可以促进WT和转基因株系主根生长;抑制WT、转基因株系下胚轴和侧根的生长;10~( 7)M IAA处理可以抑制拟南芥主根及下胚轴生长,促进侧根的发育。结果表明,GR24调控主根和下胚轴的生长依赖于Pv MAX2基因的表达,IAA可能在Pv MAX2的下游行使调控拟南芥主根、下胚轴和侧根的生长发育的功能。3.独脚金内酯相关基因在柳枝稷中的表达模式分析发现,Pv MAX2、D53和D14基因对GR24处理较敏感,浓度为10M时,表达量达到最高。D10和D27基因在GR24处理下,表达量变化趋势相似,GR24低于浓度0.1M时表达量升高,当浓度高于0.1M时表达量水平下降。结果说明枝稷中存在独脚金内酯信号调控网络。4.将Pv MAX2基因过表达载体和RNAi载体转柳枝稷分析,初步通过GUS引物PCR鉴定获得9株柳枝稷转基因阳性苗,其中RNAi植株5株,过量表达4株。RNAi植株分蘖数增加。综上所述,柳枝稷Pv MAX2具有调控植物分蘖(枝)发育,调节植物根的形成和叶片生长等功能,与拟南芥At MAX2具有功能相似性,本研究可以为SLs调控多年生禾本科植物分蘖发育提供理论依据。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S578
【部分图文】：
第一章 文献综述 脚金内酯的结构与生物合成前研究中所发现的独脚金内酯（SLs）结构由 4 个分子环组成，天然独一个 D 环的类胡萝卜素衍生物，通过烯醇醚键与 ABC 环连接在一起。 Humphrey and Beale 2006)（图 1-1）。其中 A 环和 B 环具有不同的侧链 环比较保守，目前已发现的天然独脚金内酯主要有 18 种，ABC 环通过修饰如甲基化、羟基化、环氧化等形成了不同形式的天然独脚金内strigol 结构简单，在 ABC 环上无任何修饰，被认为是独脚金内酯ili and Bouwmeester 2015；Xie et al. 2010)。天然的独脚金内酯生物活性前，也有一些具有 SLs 生物活性的人工合成类似物投入商品化生产。其高，在实际生产中应用最多 (Beveridge et al. 2003； Klee 2008)。GR24 类似物中最有效的，能够促进种子萌发的化合物，已经在科学研究和农广泛的应用 (Boyer et al. 2014；Fernández-Aparicio et al. 2011)。
柳枝稷分蘖调控基因 PvMAX2 的功能研究，植物的根系分泌物被氟啶酮处理后，独脚金内酯含量降低合成突变体中也含有较低的独脚金内酯，这表明 SLs 来源于植物分枝功能的发现，类胡萝卜素裂解双加氧酶 CCD7（拟1、豌豆 RMS5、和矮牵牛 DAD3）和类胡萝卜素裂解双加参与 SLs 内酯的生物合成进程被揭示 (Gomez-Roldanet al. 同时也证明了 SLs 是类胡萝卜素的裂解氧化产物。通过对拟发现细胞色素 III 类单加氧酶 P450（拟南芥 MAX1）也参与 and Kyozuka 2010)。随后一个功能未知的铁结合蛋白，类胡，也被证明参与 SLs 的生物合成。类胡萝卜素异构酶 D27 (et al. 2012)和 CCD8 (Booker et al. 2004) 和 P450 (Cardoso e学反应形成独脚金内酯（图 1-2）。
第一章 文献综述 子萌发与光信号调节 (Foo and Reid 2013；Decker et al. 2017)。最近的以抑制植物的地上分枝，还可以调控胚轴延长和侧根的形成等（图 1-3植物侧枝发育的机制成为研究的热点，一些多分枝表型的突变体被分离（Arabidopsis thaliana）的 more axillary (max2) 突变体、水稻（Oryza sd) 突变体、豌豆（Pisum sativum）的 ramosus (rms) 突变体和矮牵牛（）的 decreased apical dominance (dad) 突变体等，这些突变体在 SLs 的转导过程中均有缺陷，并且为隐形性状，呈现多分枝、株高矮小的现象 wmeester 2015；de Saint Germain et al. 2013)。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S578
【部分图文】：
第一章 文献综述 脚金内酯的结构与生物合成前研究中所发现的独脚金内酯（SLs）结构由 4 个分子环组成，天然独一个 D 环的类胡萝卜素衍生物，通过烯醇醚键与 ABC 环连接在一起。 Humphrey and Beale 2006)（图 1-1）。其中 A 环和 B 环具有不同的侧链 环比较保守，目前已发现的天然独脚金内酯主要有 18 种，ABC 环通过修饰如甲基化、羟基化、环氧化等形成了不同形式的天然独脚金内strigol 结构简单，在 ABC 环上无任何修饰，被认为是独脚金内酯ili and Bouwmeester 2015；Xie et al. 2010)。天然的独脚金内酯生物活性前，也有一些具有 SLs 生物活性的人工合成类似物投入商品化生产。其高，在实际生产中应用最多 (Beveridge et al. 2003； Klee 2008)。GR24 类似物中最有效的，能够促进种子萌发的化合物，已经在科学研究和农广泛的应用 (Boyer et al. 2014；Fernández-Aparicio et al. 2011)。
柳枝稷分蘖调控基因 PvMAX2 的功能研究，植物的根系分泌物被氟啶酮处理后，独脚金内酯含量降低合成突变体中也含有较低的独脚金内酯，这表明 SLs 来源于植物分枝功能的发现，类胡萝卜素裂解双加氧酶 CCD7（拟1、豌豆 RMS5、和矮牵牛 DAD3）和类胡萝卜素裂解双加参与 SLs 内酯的生物合成进程被揭示 (Gomez-Roldanet al. 同时也证明了 SLs 是类胡萝卜素的裂解氧化产物。通过对拟发现细胞色素 III 类单加氧酶 P450（拟南芥 MAX1）也参与 and Kyozuka 2010)。随后一个功能未知的铁结合蛋白，类胡，也被证明参与 SLs 的生物合成。类胡萝卜素异构酶 D27 (et al. 2012)和 CCD8 (Booker et al. 2004) 和 P450 (Cardoso e学反应形成独脚金内酯（图 1-2）。
第一章 文献综述 子萌发与光信号调节 (Foo and Reid 2013；Decker et al. 2017)。最近的以抑制植物的地上分枝，还可以调控胚轴延长和侧根的形成等（图 1-3植物侧枝发育的机制成为研究的热点，一些多分枝表型的突变体被分离（Arabidopsis thaliana）的 more axillary (max2) 突变体、水稻（Oryza sd) 突变体、豌豆（Pisum sativum）的 ramosus (rms) 突变体和矮牵牛（）的 decreased apical dominance (dad) 突变体等，这些突变体在 SLs 的转导过程中均有缺陷，并且为隐形性状，呈现多分枝、株高矮小的现象 wmeester 2015；de Saint Germain et al. 2013)。
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 操春燕;陈熙;吴燕;;脱落酸调控种子萌发和休眠的研究进展[J];生命科学;2017年06期
2 白龙;李春美;吕途;杜颖;杨s
本文编号：2823793
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/2823793.html
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