甘蓝型油菜单酰基甘油脂酶基因家族分析及BnA9::BnaC.MAGL8.b的不育机理研究

发布时间：2021-04-27 12:59

　　甘蓝型油菜是我国乃至全世界重要的油料作物,对它的油脂相关基因进行研究有着很重要的意义。脂质作为生物三大营养物质之一,影响着多种生理过程。脂质合成与代谢作为基本的生物学过程广泛存在于多个物种,不同物种中的同源基因具备保守的生物功能。在动物中,单酰基甘油脂酶（monoacylglycerol lipase,MAGL）不仅参与脂肪的动员和吸收,也参与内源性大麻素信号的调节,影响着多个生理过程。但在植物中,MAGL的报道并不多,目前只有一篇文献系统地报道了拟南芥MAGL基因家族的分子和生化特性。为了提高对油菜油脂代谢相关基因的认知,发掘新的功能基因,我们对甘蓝型油菜MAGL基因家族进行了系统分析,获得了45个潜在MAGL基因的基本信息,并通过拟南芥异位表达分析了部分基因的功能。主要结果如下:（1）本研究依据拟南芥MAGL蛋白,从甘蓝型油菜中双11的基因组当中找出45个甘蓝型油菜MAGL基因（Brassica napus monoacylglycerol lipase,BnMAGL）。根据它们所编码蛋白质之间的相似程度将他们分成7个类群。这些BnMAGL基因具有与拟南芥MAGL基因（Arabid... 

【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语表
1 文献综述
    1.1 植物单酰基甘油脂酶的研究进展
    1.2 单酰基甘油脂参与的生物过程
    1.3 甘蓝型油菜和拟南芥基因之间的对应关系
    1.4 拟南芥花药的发育过程
    1.5 绒毡层细胞程序性死亡调控
        1.5.1 调控绒毡层PCD的转录因子
        1.5.2 活性氧调控绒毡层PCD
    1.6 花粉壁的形成
    1.7 茉莉素、生长素和赤霉素协同作用调控花药的发育
    1.8 本研究的目的和意义
2 材料和方法
    2.1 实验材料
    2.2 载体和菌株
    2.3 实验方法
        2.3.1 生物信息学方法
        2.3.2 目标基因的克隆
        2.3.3 定量PCR
        2.3.4 BnMAGLs蛋白的原核表达、蛋白纯化和Western blot
        2.3.5 体外酶活检测
        2.3.6 异位表达载体的构建
        2.3.7 拟南芥遗传转化
        2.3.8 亚历山大染色和半薄切片
        2.3.9 气相色谱测定种子油分和含油量
        2.3.10 透射电镜观察
        2.3.11 扫描电镜观察
        2.3.12 转录组测序和分析
3 结果
    3.1 甘蓝型油菜MAGL基因家族分析
        3.1.1 甘蓝型油菜MAGL家族基因的鉴定及系统发育分析
        3.1.2 甘蓝型油菜MAGL基因家族染色体分布及基因结构
        3.1.3 甘蓝型油菜MAGL基因家族启动子分析及时空表达模式
        3.1.4 重组蛋白的体外酶活检测
        3.1.5 异位表达甘蓝型油菜MAGL基因引起的表型变化
    3.2 绒毡层表达BnaC.MAGL8.b导致花粉败育
        3.2.1 BnA9::BnaC.MAGL8.b转基因不育系表型
        3.2.2 BnaC.MAGL8.b蛋白质序列分析
        3.2.3 MBP:BnaC.MAGL8.b的体外酶活检测
        3.2.4 BnA9::BnaC.MAGL8.b植株花药的半薄切片观察
        3.2.5 BnA9::BnaC.MAGL8.b植株花药的透射电镜观察
        3.2.6 BnA9::BnaC.MAGL8.b花粉外壁的扫描电镜观察
        3.2.7 BnA9::BnaC.MAGL8.b植株花蕾的转录组分析
4 讨论
    4.1 甘蓝型油菜MAGL基因家族的起源进化和潜在功能预测
        4.1.1 甘蓝型油菜MAGL基因家族的起源与进化
        4.1.2 甘蓝型油菜MAGL基因功能的预测
        4.1.3 甘蓝型油菜MAGL基因转基因株系的表型解释
    4.2 拟南芥BnA9::BnC.MAGL8.b植株雄性不育的分子机理
        4.2.1 AMS及其下游基因的下调表达是花粉败育的直接原因
        4.2.2 JA信号和ROS动态平衡影响转基因植株绒毡层和小孢子发育
        4.2.3 BnA9::BnaC.MAGL8.b花粉败育的潜在分子机理
        4.2.4 MAG在花粉发育中的作用
5 展望
参考文献
附录
    附录1 本研究使用的引物
    附录2 甘蓝型油菜MAGL基因启动子区的顺式作用元件
    附录3 差异表达基因列表
    附录4 差异表达基因的GO富集分析
    附录5 植物激素、葡萄糖苷和ROS相关的差异表达基因
    附录6 茉莉素或者OPDA调控的差异表达基因
    附录7 差异表达的花粉壁形成相关基因
    附录8 甘蓝型油菜、白菜、甘蓝和拟南芥的MAGL基因
    附录9 作者简介和研究生阶段发表的文章
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国食用油籽进口贸易现状及问题分析[J]. 张俊锋,王溶花,黄思佳,谢泽州.  经济研究导刊. 2019(02)
[2]推动油菜籽产业发展的调查与思考[J]. 覃世民.  中国粮食经济. 2019(01)
[3]基因工程技术在油菜油脂中的研究进展[J]. 王会,刘佳,付丽,梅德圣.  中国农学通报. 2013(24)
[4]茉莉酸类物质在植物次生代谢调控方面的研究进展[J]. 陆续,江伟民,唐克轩.  上海交通大学学报(农业科学版). 2011(06)



本文编号：3163513