蒺藜苜蓿赤霉素合成基因MtGA3ox1生物学功能解析
发布时间：2021-06-29 02:05
随着基因组测序的完成,蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）已经成为研究豆科植物基因功能的模式植物。本研究通过正向遗传学和反向遗传学筛选鉴定得到3个蒺藜苜蓿赤霉素合成基因MtGA3xo1突变体株系,并对其进行分子鉴定和功能解析。利用蛋白质组学和代谢组学技术,挖掘赤霉素及其合成基因MtGA3xo1潜在的分子调控机制,并对赤霉素调控下游通路进行分析,为探究赤霉素在豆科植物中的作用提供新思路。主要结果如下:通过对突变体株系侧翼序列分析表明,Tnt1转座子分别插入于MTR2g102570基因的第一个外显子距离起始密码子149bp（NF13294）、416bp（NF18131）处,以及距离第一个外显子末端16bp处（NF12434）。MTR2g102570基因属于GA3oxs家族,负责编码MtGA3ox1,主要参与GA1及GA4的合成。高效液相色谱串联质谱检测发现ga3ox1突变体的GA3、GA4含量显著低于野生型R108。ga3ox1突变体的根长、叶柄长、地上部分生物量以及叶片和叶柄细胞大小等指标均低于R108,而叶绿素含量（叶绿素a、叶...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
赤霉素生物合成途径（右）和赤霉素转运（左）(Binenbaumetal.,2018)
中国农业科学院博士学位论文第二章蒺藜苜蓿矮化突变体表型分析及突变基因鉴定31图2.1ga3ox1突变体筛选鉴定（a）ga3ox1突变体矮化表型；（b）Tnt1插入GA3ox1基因在三个突变体株系（ga3ox1-1(NF18131),ga3ox1-2(NF13294),ga3ox1-3(NF12434)）中的位置示意图；（c）RT-PCR验证；（d）进化树分析Figure2.1Screeningandidentificationofga3ox1mutants(a)Phenotypesofga3ox1nullmutants.ga3ox1mutantdisplayadwarfphenotype.(b)PositionofTnt1insertionsintheGA3ox1geneinthemutantlinesga3ox1-1(NF18131),ga3ox1-2(NF13294),ga3ox1-3(NF12434).Grayboxesindicate5’UTRand3’UTR,respectively.Darkboxesindicateexons,andthelineindicatestheintron.(c)RT-PCRforGA3ox1inleavesofR108andthreega3ox1mutantlines.Actinwasusedasareferencegene.(d)Phylogenetictreeanalysis.ProteinsequenceswereobtainedfromGenBank.Thephylogenetictreewasconstructedbytheneighbor-joiningmethodwith1000bootstrapreplicatesbythesoftwareMEGA7.0(http://www.megasoftware.net/).Numbersindicateconfidencepercentages.2.2.2ga3ox1突变体表型分析为了进一步对R108生态型以及ga3ox1突变体的表型进行分析，将萌发后的幼苗移入1/2霍格兰营养液中，水培一个月后对其表型进行观察，并对相关形态指标进行测定。结果表明，R108生态型根系显著长于ga3ox1突变体根系，平均长度为28.2cm。而与之相对应的是ga3ox1突变体根系平均长度为21.85cm（图2.2d）。此外，在叶柄长度上，R108的叶柄长显著高于ga3ox1突变体的叶柄长，ga3ox1突变体的叶柄长度只有R108叶柄长度的三分之一（图2.2c）。
中国农业科学院博士学位论文第二章蒺藜苜蓿矮化突变体表型分析及突变基因鉴定32图2.2R108生态型与ga3ox1突变体表型鉴定（a-b）萌发后水培1个月的R108及ga3ox1；（c-d）R108及ga3ox1的根系及叶柄长度Figure2.2PhenotypeidentificationofR108ecotypeandga3ox1mutant(a-b)R108andga3ox1mutantinhydroponicculture1monthaftergermination.(c-d)rootandpetiolelengthofR108andga3ox1.*p<0.05,and**p<0.01byDuncantest.2.2.3ga3ox1突变体种皮颜色与类黄酮含量除了在株型发育存在显著差异之外，与R108相比，ga3ox1突变体的种皮颜色明显加深（图2.3a）。研究表明，种皮颜色主要与类黄酮的生物合成相关(Yangetal.,2010;崔丽娜etal.,2010)。基于之前的研究报道，对两种材料种子进行了类黄酮含量测定。结果表明，R108种子中类黄酮的含量为5.2mg/g，而在ga3ox1突变体中，种子类黄酮含量得到了显著的增加，为10.8mg/g（图2.3b）。与R108相比，ga3ox1突变体种子中类黄酮含量增加了一倍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物矮化突变体的来源及矮化机理研究进展[J]. 白丽君,尹淑霞. 生物技术通报. 2014(06)
[2]大豆种皮色相关基因研究进展[J]. 宋健,郭勇,于丽杰,邱丽娟. 遗传. 2012(06)
[3]不同基因型玉米籽粒类胡萝卜素与花色苷色素积累规律[J]. 崔丽娜,高荣岐,孙爱清,董树亭,张华永. 作物学报. 2010(05)
[4]蒺藜苜蓿SSR反应体系优化及在一年生苜蓿种质鉴定中的应用[J]. 张丽芳,魏臻武,杨占花. 草地学报. 2007(05)
[5]豆科模式植物——蒺藜苜蓿[J]. 陈爱民,连瑞丽,孙杰,王彦章. 植物生理学通讯. 2006(05)
博士论文
[1]紫花苜蓿盐胁迫下差异蛋白筛选及功能分析[D]. 高燕丽.中国农业科学院 2019
[2]北京鸭腿部出血症发病原因和机制研究[D]. 张亚茹.中国农业大学 2018
本文编号：3255497
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
赤霉素生物合成途径（右）和赤霉素转运（左）(Binenbaumetal.,2018)
中国农业科学院博士学位论文第二章蒺藜苜蓿矮化突变体表型分析及突变基因鉴定31图2.1ga3ox1突变体筛选鉴定（a）ga3ox1突变体矮化表型；（b）Tnt1插入GA3ox1基因在三个突变体株系（ga3ox1-1(NF18131),ga3ox1-2(NF13294),ga3ox1-3(NF12434)）中的位置示意图；（c）RT-PCR验证；（d）进化树分析Figure2.1Screeningandidentificationofga3ox1mutants(a)Phenotypesofga3ox1nullmutants.ga3ox1mutantdisplayadwarfphenotype.(b)PositionofTnt1insertionsintheGA3ox1geneinthemutantlinesga3ox1-1(NF18131),ga3ox1-2(NF13294),ga3ox1-3(NF12434).Grayboxesindicate5’UTRand3’UTR,respectively.Darkboxesindicateexons,andthelineindicatestheintron.(c)RT-PCRforGA3ox1inleavesofR108andthreega3ox1mutantlines.Actinwasusedasareferencegene.(d)Phylogenetictreeanalysis.ProteinsequenceswereobtainedfromGenBank.Thephylogenetictreewasconstructedbytheneighbor-joiningmethodwith1000bootstrapreplicatesbythesoftwareMEGA7.0(http://www.megasoftware.net/).Numbersindicateconfidencepercentages.2.2.2ga3ox1突变体表型分析为了进一步对R108生态型以及ga3ox1突变体的表型进行分析，将萌发后的幼苗移入1/2霍格兰营养液中，水培一个月后对其表型进行观察，并对相关形态指标进行测定。结果表明，R108生态型根系显著长于ga3ox1突变体根系，平均长度为28.2cm。而与之相对应的是ga3ox1突变体根系平均长度为21.85cm（图2.2d）。此外，在叶柄长度上，R108的叶柄长显著高于ga3ox1突变体的叶柄长，ga3ox1突变体的叶柄长度只有R108叶柄长度的三分之一（图2.2c）。
中国农业科学院博士学位论文第二章蒺藜苜蓿矮化突变体表型分析及突变基因鉴定32图2.2R108生态型与ga3ox1突变体表型鉴定（a-b）萌发后水培1个月的R108及ga3ox1；（c-d）R108及ga3ox1的根系及叶柄长度Figure2.2PhenotypeidentificationofR108ecotypeandga3ox1mutant(a-b)R108andga3ox1mutantinhydroponicculture1monthaftergermination.(c-d)rootandpetiolelengthofR108andga3ox1.*p<0.05,and**p<0.01byDuncantest.2.2.3ga3ox1突变体种皮颜色与类黄酮含量除了在株型发育存在显著差异之外，与R108相比，ga3ox1突变体的种皮颜色明显加深（图2.3a）。研究表明，种皮颜色主要与类黄酮的生物合成相关(Yangetal.,2010;崔丽娜etal.,2010)。基于之前的研究报道，对两种材料种子进行了类黄酮含量测定。结果表明，R108种子中类黄酮的含量为5.2mg/g，而在ga3ox1突变体中，种子类黄酮含量得到了显著的增加，为10.8mg/g（图2.3b）。与R108相比，ga3ox1突变体种子中类黄酮含量增加了一倍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]植物矮化突变体的来源及矮化机理研究进展[J]. 白丽君,尹淑霞. 生物技术通报. 2014(06)
[2]大豆种皮色相关基因研究进展[J]. 宋健,郭勇,于丽杰,邱丽娟. 遗传. 2012(06)
[3]不同基因型玉米籽粒类胡萝卜素与花色苷色素积累规律[J]. 崔丽娜,高荣岐,孙爱清,董树亭,张华永. 作物学报. 2010(05)
[4]蒺藜苜蓿SSR反应体系优化及在一年生苜蓿种质鉴定中的应用[J]. 张丽芳,魏臻武,杨占花. 草地学报. 2007(05)
[5]豆科模式植物——蒺藜苜蓿[J]. 陈爱民,连瑞丽,孙杰,王彦章. 植物生理学通讯. 2006(05)
博士论文
[1]紫花苜蓿盐胁迫下差异蛋白筛选及功能分析[D]. 高燕丽.中国农业科学院 2019
[2]北京鸭腿部出血症发病原因和机制研究[D]. 张亚茹.中国农业大学 2018
本文编号：3255497
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/3255497.html
最近更新
教材专著
