甘蓝型油菜橘红花瓣转录组分析及花青素代谢途径相关基因研究
发布时间：2021-11-28 17:18
甘蓝型油菜（Brassica napus L.）是世界上第三大油料作物,同时,油菜花期长、花鲜艳,具有较好的观赏价值。传统油菜品种一般为鲜黄色花瓣,花色单一,不能满足开发油菜花色观赏旅游的需求。研究人员在油菜育种过程中陆续发现一些花色突变体,如金黄、乳黄、柠檬黄、桔红、白、乳白、黄白嵌合体和微紫丝白花等,如果能利用这些突变体培育出稳定遗传且不影响产量的多彩油菜花新品种,将有效提升油菜观光旅游的价值,提高油菜产区农民的收入。然而目前未见油菜花色基因鉴定及其功能分析的研究报道。本研究通过对橘红花色品系R03与黄色花品系ZS11材料进行转录组测序分析,筛选到13个与花青素代谢途径相关的候选基因;对其中7个候选基因进行同源克隆,并对克隆所得序列进行生物信息学分析;最终构建了这些候选基因的6个超量表达载体,通过瞬时表达烟草叶片与转化拟南芥植株验证候选基因的基本生物学功能。主要研究结果如下:1.橘红/黄色花品系甘蓝型油菜转录组学分析对橘红花品系R03与黄色花品系ZS11材料变色前（S1）与变色后（S2）两个时期的花瓣进行转录组测序。在阈值参数P-value≤0.001、差异倍数|log2（Fold...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
禹式三角所示的6个芸苔属物种间的细胞遗传学关系
第1章文献综述5生物碱包括甜菜碱、罂粟碱和小檗碱等，含有负氧化态氮原子，环状结构，是氨基酸次生代谢产物，属水溶性吡啶衍生物（吴寿金等，2002）。甜菜碱分布在除石竹科(Caryophyllaceae)和栗米草科(Molluginacea)以外的石竹目(Cryophyllales)植物中，如仙人掌科（Cactaceae）和商陆科（Phytolaccaceae）等植物（何小玲等，1998），在石竹目植物中，甜菜碱和花青素不同时存在（Tanakaetal.2008）；罂粟属（Papaver）和绿绒蒿属（Meconopsis）植物中，在罂粟碱的作用下使其花器官呈现为黄色；小檗碱即黄连素，使小檗属（Berberis）的花器官呈现为深澄色或黄色（何小玲等，1998；Tanakaetal.1998；郑志亮，1994；张石宝等，2001）。1.2.3花青素代谢通路1.2.3.1花青素的结构花青素以3,5,7-三羟基-2-苯基苯（并）吡喃钅羊盐（三羟基黄钅羊盐，trihydroxyflavylium）为基本骨架（图1-2）。花青素苷元主由两个芳香环（A环和B环）和一个杂环（C环）相连而成。母核苯环B环上羟基的种类（如羟基、甲氧基）、数目及取代位置不同，形成的花青素种类不同，导致最终呈色不同，如羟基数目越多，则呈现的颜色越向蓝色偏移（Hondaetal.2002）。而A、C环的基本结构一致，均具有3,5,7-三羟基-2-苯基苯并芘，由于氧上面带有的质子增加了整个结构的不稳定性，故需修饰以增强其稳定性。而修饰作用、溶液环境和花青素二维堆积均会导致花青素颜色的变化（谢烨等，2013）。由于花青素含有较多羟基数目，使其具有良好的水溶性，所以很多植物中含水较多的组织（花、果实）中会富含花青素而表现为深红色、橘红色、紫色以及蓝色。图1-23,5,7-三羟基-2-苯基苯（并）吡喃钅羊盐Figure1-23,5,7-trihydroxy-2-phenylbenz-opyrylium
第1章文献综述7（Leucoanthocyanidinoxygenase/Anthocyanidinsynthase,LDOX/ANS）的氧化形成共轭结构，形成有颜色的花青素。图1-3花青素生物合成途径（Holton,1995;贾赵东等，2014）Figure1-3BiosynthesispathwayofAnthocyanin（Holton,1995;Jiaetal.2014）1.2.3.4花青素的转运花青素作为类黄酮糖苷的一部分，一般在细胞质内合成，通过合成相关的酶利用蛋白-蛋白之间相互作用，形成大分子复合物锚定在内质网（ER）膜上（Grotewold,2006）。随后在类黄酮3-O-糖苷转移酶（Flavonoid3-O-glucosyltransferase,UFGT）的作用下，进一步进行甲基化、糖苷化和酰基化修饰，形成更复杂的结构，经修饰之后转运到液泡内。花青素的转运机制一般有四种：（1）依赖谷胱甘肽转移酶（GlutathioneS-Transferase,GST）与液泡膜上的多重药物耐药抗性联结相关蛋白（Multidrugresistance-associated
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国油菜产业发展现状、潜力及对策[J]. 刘成,冯中朝,肖唐华,马晓敏,周广生,黄凤洪,李加纳,王汉中. 中国油料作物学报. 2019(04)
[2]基于银耳转录组测序的多糖代谢途径分析[J]. 王东,牛蓓,宋君,赵树海,雷绍荣,郭灵安,张富丽,刘文娟,常丽娟,赵黎明. 西南农业学报. 2019(06)
[3]甘蓝型油菜桔黄花色基因的QTL-seq遗传分析及InDel分子标记开发[J]. 丁戈,陈伦林,邹小云,李书宇,熊洁,邹晓芬,宋来强. 分子植物育种. 2019(12)
[4]彩花油菜的创建及遗传育种进展[J]. 陈道宗,刘镒,付文芹,葛贤宏,李再云. 中国油料作物学报. 2019(03)
[5]“十三五”以来中国油料及食用植物油供需形势分析与展望[J]. 张雯丽. 农业展望. 2018(11)
[6]油菜收获指数研究进展[J]. 李加纳,卢坤,荐红举,梁颖,陆军花,彭柳,申鸽子,张烨,张超,杨博,张莉. 中国油料作物学报. 2018(05)
[7]以新需求为导向的油菜产业发展战略[J]. 王汉中. 中国油料作物学报. 2018(05)
[8]大豆市场政策干预对大豆国际价格的影响[J]. 王文亭,卫龙宝,王倩倩. 中国农村经济. 2018(09)
[9]甘蓝型油菜种子发育灌浆后期的转录组分析[J]. 熊辉岩,段瑞君,王瑞生,孟庆志. 分子植物育种. 2018(15)
[10]甘蓝型油菜白花性状的遗传规律[J]. 黄萌,张建栋,陈培峰,宋英,孙华. 江苏农业科学. 2017(20)
博士论文
[1]甘蓝型油菜种皮颜色基因的精细定位与种皮转录组分析[D]. 洪美艳.华中农业大学 2017
[2]红花草莓种质创新及花色形成机理研究[D]. 薛莉.沈阳农业大学 2016
[3]甘蓝型油菜导入系构建、重要农艺性状QTL分析和白花基因克隆[D]. 张豹.华中农业大学 2015
[4]中国油菜产业安全研究[D]. 王璐.华中农业大学 2014
[5]金花茶花色相关基因的克隆及其功能研究[D]. 周兴文.中国林业科学研究院 2012
[6]甘蓝型油菜异源白花性状的遗传及相关基因的克隆与分析[D]. 田露申.四川农业大学 2011
[7]蓝色花形成关键基因的分离及其表达分析[D]. 孟丽.北京林业大学 2006
硕士论文
[1]甘蓝型油菜种皮木质素合成相关基因的差异表达分析[D]. 丁忆然.西南大学 2019
[2]甘蓝型油菜不同花色转录组分析[D]. 吴宁柔.湖南农业大学 2018
[3]大花君子兰查尔酮合酶和黄烷酮-3-羟化酶基因的克隆及其功能验证[D]. 敖锋.东北师范大学 2016
[4]甘蓝型油菜桔红花色基因和心叶紫色基因的初步定位[D]. 淡亚彬.青海大学 2016
[5]红掌转录组测序及花青素生物合成途径差异表达基因的分析[D]. 彭佳佳.宁夏大学 2015
[6]花色基因Delila转化葡萄风信子的研究[D]. 许胜.西北农林科技大学 2007
[7]甘蓝型油菜及其亲本物种TT12基因家族的克隆与比较基因组学研究[D]. 黄华磊.西南大学 2007
本文编号：3524831
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
禹式三角所示的6个芸苔属物种间的细胞遗传学关系
第1章文献综述5生物碱包括甜菜碱、罂粟碱和小檗碱等，含有负氧化态氮原子，环状结构，是氨基酸次生代谢产物，属水溶性吡啶衍生物（吴寿金等，2002）。甜菜碱分布在除石竹科(Caryophyllaceae)和栗米草科(Molluginacea)以外的石竹目(Cryophyllales)植物中，如仙人掌科（Cactaceae）和商陆科（Phytolaccaceae）等植物（何小玲等，1998），在石竹目植物中，甜菜碱和花青素不同时存在（Tanakaetal.2008）；罂粟属（Papaver）和绿绒蒿属（Meconopsis）植物中，在罂粟碱的作用下使其花器官呈现为黄色；小檗碱即黄连素，使小檗属（Berberis）的花器官呈现为深澄色或黄色（何小玲等，1998；Tanakaetal.1998；郑志亮，1994；张石宝等，2001）。1.2.3花青素代谢通路1.2.3.1花青素的结构花青素以3,5,7-三羟基-2-苯基苯（并）吡喃钅羊盐（三羟基黄钅羊盐，trihydroxyflavylium）为基本骨架（图1-2）。花青素苷元主由两个芳香环（A环和B环）和一个杂环（C环）相连而成。母核苯环B环上羟基的种类（如羟基、甲氧基）、数目及取代位置不同，形成的花青素种类不同，导致最终呈色不同，如羟基数目越多，则呈现的颜色越向蓝色偏移（Hondaetal.2002）。而A、C环的基本结构一致，均具有3,5,7-三羟基-2-苯基苯并芘，由于氧上面带有的质子增加了整个结构的不稳定性，故需修饰以增强其稳定性。而修饰作用、溶液环境和花青素二维堆积均会导致花青素颜色的变化（谢烨等，2013）。由于花青素含有较多羟基数目，使其具有良好的水溶性，所以很多植物中含水较多的组织（花、果实）中会富含花青素而表现为深红色、橘红色、紫色以及蓝色。图1-23,5,7-三羟基-2-苯基苯（并）吡喃钅羊盐Figure1-23,5,7-trihydroxy-2-phenylbenz-opyrylium
第1章文献综述7（Leucoanthocyanidinoxygenase/Anthocyanidinsynthase,LDOX/ANS）的氧化形成共轭结构，形成有颜色的花青素。图1-3花青素生物合成途径（Holton,1995;贾赵东等，2014）Figure1-3BiosynthesispathwayofAnthocyanin（Holton,1995;Jiaetal.2014）1.2.3.4花青素的转运花青素作为类黄酮糖苷的一部分，一般在细胞质内合成，通过合成相关的酶利用蛋白-蛋白之间相互作用，形成大分子复合物锚定在内质网（ER）膜上（Grotewold,2006）。随后在类黄酮3-O-糖苷转移酶（Flavonoid3-O-glucosyltransferase,UFGT）的作用下，进一步进行甲基化、糖苷化和酰基化修饰，形成更复杂的结构，经修饰之后转运到液泡内。花青素的转运机制一般有四种：（1）依赖谷胱甘肽转移酶（GlutathioneS-Transferase,GST）与液泡膜上的多重药物耐药抗性联结相关蛋白（Multidrugresistance-associated
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国油菜产业发展现状、潜力及对策[J]. 刘成,冯中朝,肖唐华,马晓敏,周广生,黄凤洪,李加纳,王汉中. 中国油料作物学报. 2019(04)
[2]基于银耳转录组测序的多糖代谢途径分析[J]. 王东,牛蓓,宋君,赵树海,雷绍荣,郭灵安,张富丽,刘文娟,常丽娟,赵黎明. 西南农业学报. 2019(06)
[3]甘蓝型油菜桔黄花色基因的QTL-seq遗传分析及InDel分子标记开发[J]. 丁戈,陈伦林,邹小云,李书宇,熊洁,邹晓芬,宋来强. 分子植物育种. 2019(12)
[4]彩花油菜的创建及遗传育种进展[J]. 陈道宗,刘镒,付文芹,葛贤宏,李再云. 中国油料作物学报. 2019(03)
[5]“十三五”以来中国油料及食用植物油供需形势分析与展望[J]. 张雯丽. 农业展望. 2018(11)
[6]油菜收获指数研究进展[J]. 李加纳,卢坤,荐红举,梁颖,陆军花,彭柳,申鸽子,张烨,张超,杨博,张莉. 中国油料作物学报. 2018(05)
[7]以新需求为导向的油菜产业发展战略[J]. 王汉中. 中国油料作物学报. 2018(05)
[8]大豆市场政策干预对大豆国际价格的影响[J]. 王文亭,卫龙宝,王倩倩. 中国农村经济. 2018(09)
[9]甘蓝型油菜种子发育灌浆后期的转录组分析[J]. 熊辉岩,段瑞君,王瑞生,孟庆志. 分子植物育种. 2018(15)
[10]甘蓝型油菜白花性状的遗传规律[J]. 黄萌,张建栋,陈培峰,宋英,孙华. 江苏农业科学. 2017(20)
博士论文
[1]甘蓝型油菜种皮颜色基因的精细定位与种皮转录组分析[D]. 洪美艳.华中农业大学 2017
[2]红花草莓种质创新及花色形成机理研究[D]. 薛莉.沈阳农业大学 2016
[3]甘蓝型油菜导入系构建、重要农艺性状QTL分析和白花基因克隆[D]. 张豹.华中农业大学 2015
[4]中国油菜产业安全研究[D]. 王璐.华中农业大学 2014
[5]金花茶花色相关基因的克隆及其功能研究[D]. 周兴文.中国林业科学研究院 2012
[6]甘蓝型油菜异源白花性状的遗传及相关基因的克隆与分析[D]. 田露申.四川农业大学 2011
[7]蓝色花形成关键基因的分离及其表达分析[D]. 孟丽.北京林业大学 2006
硕士论文
[1]甘蓝型油菜种皮木质素合成相关基因的差异表达分析[D]. 丁忆然.西南大学 2019
[2]甘蓝型油菜不同花色转录组分析[D]. 吴宁柔.湖南农业大学 2018
[3]大花君子兰查尔酮合酶和黄烷酮-3-羟化酶基因的克隆及其功能验证[D]. 敖锋.东北师范大学 2016
[4]甘蓝型油菜桔红花色基因和心叶紫色基因的初步定位[D]. 淡亚彬.青海大学 2016
[5]红掌转录组测序及花青素生物合成途径差异表达基因的分析[D]. 彭佳佳.宁夏大学 2015
[6]花色基因Delila转化葡萄风信子的研究[D]. 许胜.西北农林科技大学 2007
[7]甘蓝型油菜及其亲本物种TT12基因家族的克隆与比较基因组学研究[D]. 黄华磊.西南大学 2007
本文编号：3524831
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/3524831.html
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