小麦中调控胚芽鞘与籽粒花青素合成相关基因的筛选及其功能研究

发布时间：2023-04-03 23:57

　　花青素是一类抗氧化物质,能够清除细胞中自由基,在促进人类身体健康和预防心血管疾病中起到重要作用。紫粒小麦由于果皮中富含花青素,具有很高的营养价值,是育种家非常关注的种质资源。此外,花青素在小麦不同组织中的积累可作为育种中有效的形态学标记。目前,小麦中花青素的调控基因以及调控模式尚不完全清楚。因此,研究小麦中花青素合成的分子机制具有重要的意义。本文利用QTL定位技术、比较作图、瞬时表达等方法,对调控小麦红色胚芽鞘的基因进行了筛选及功能的研究;同时,基于小麦果皮的转录组测序,筛选并获得了花青素合成相关的MYB与bHLH候选基因,并进一步探讨了MYB与bHLH转录因子如何调控小麦籽粒中花青素的合成,该研究为揭示小麦胚芽鞘与籽粒中花青素合成的分子机制提供了理论依据,其主要的研究结果如下:(1)在宁7840与Clark杂交得到的重组自交系(RIL)群体中,利用QTL定位技术,将调控胚芽鞘颜色的基因定位于7A染色体上的Xsnp7205与Xsnp5258标记之间。将定位区段与二穗短柄草、高粱和水稻对应的染色体区段构建比对图谱,在水稻和高粱的共线性区域找到了参与花青素调控的MYB转录因子基因Sb10g...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

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摘要
abstract
第一章 文献综述
    1.1 花青素的成分及功能
        1.1.1 花青素的分类
        1.1.2 花青素的功能
    1.2 花青素合成通路及结构基因
    1.3 花青素的转录调控
        1.3.1 MYB转录因子
        1.3.2 bHLH转录因子
        1.3.3 WD40转录因子
        1.3.4 MBW(MYB-bHLH-WD40)复合物
        1.3.5 MBW的层级调控
    1.4 环境及发育对花青素的影响
    1.5 转录组测序在花青素研究中的应用
    1.6 小麦花青素合成研究进展
        1.6.1 小麦中颜色相关基因的定位
        1.6.2 小麦花青素基因的克隆与功能验证
    1.7 本研究的目的及意义
第二章 小麦红色胚芽鞘调控基因的定位及功能研究
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 材料
        2.2.2 基因组DNA的提取
        2.2.3 连锁图谱的构建及QTL定位
        2.2.4 同源比对作图
        2.2.5 基因克隆与标记的开发
        2.2.6 序列比对及进化树分析
        2.2.7 亚细胞定位
        2.2.8 基因枪介导的瞬时表达
    2.3 结果与分析
        2.3.1 遗传图谱的构建及QTL定位
        2.3.2 胚芽鞘花青素调控基因的筛选
        2.3.3 TaC1基因的扩增及标记的开发
        2.3.4 蛋白序列比对及进化树分析
        2.3.5 TaC1的亚细胞定位
        2.3.6 TaC1在小麦愈伤组织中的瞬时表达
    2.4 讨论
    2.5 本章小节
第三章 小麦紫色果皮花青素相关基因的筛选
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 材料
        3.2.2 RNA提取、文库构建及测序
        3.2.3 Denovo组装和功能预测
        3.2.4 差异表达分析及花青素结构基因的筛选
        3.2.5 花青素基因的筛选及定位
        3.2.6 荧光定量分析
    3.3 结果与分析
        3.3.1 转录组组装结果分析
        3.3.2 基因的功能注释
        3.3.3 差异表达分析
        3.3.4 GO功能分布
        3.3.5 花青素相关MYB与bHLH转录因子的筛选
        3.3.6 花青素结构基因及调控基因的筛选与表达模式分析
    3.4 讨论
        3.4.1 参与调控花青素合成的MYB与bHLH转录因子
        3.4.2 参与花青素合成的结构基因
        3.4.3 光照及发育对花青素相关基因表达的影响
    3.5 本章小节
第四章 调控小麦果皮花青素合成转录因子基因的鉴定与功能研究
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 植物材料
        4.2.2 植物RNA的提取与反转录
        4.2.3 DNA的提取
        4.2.4 花青素含量的分析
        4.2.5 基因克隆
        4.2.6 序列比对、进化树及启动子分析
        4.2.7 TaPpm1与TaPpb1标记的开发及染色体定位
        4.2.8 亚细胞定位
        4.2.9 酵母双杂与酵母单杂
        4.2.10 小麦愈伤的瞬时表达
        4.2.11 双荧光素酶试验
        4.2.12 荧光定量分析
    4.3 结果与分析
        4.3.1 转录因子基因及结构基因在小麦不同组织部位的表达分析
        4.3.2 TaPpm1与TaPpb1基因与启动子的变异
        4.3.3 TaPpm1与TaPpb1编码蛋白的比对及启动子特性分析
        4.3.4 TaPpm1与TaPpb1的染色体定位
        4.3.5 TaPpm1与TaPpb1的基因型与F2群体果皮颜色的关系
        4.3.6 TaPpm1与TaPpb1的亚细胞定位
        4.3.7 基因枪介导的瞬时表达
        4.3.8 TaPpm1s与TaPpb1的互作
        4.3.9 TaPpm1与TaPpb1的激活功能及TaPpb1a/b启动子强弱的检测
        4.3.10 酵母单杂试验
    4.4 讨论
        4.4.1 TaPpm1与TaPpb1共同调控小麦果皮花青素的合成
        4.4.2 TaPpm1和TaPpb1的层级调控
    4.5 本章小节
第五章 全文结论
    5.1 全文结论
        5.1.1 小麦红色胚芽鞘调控基因的定位及功能研究
        5.1.2 小麦紫色果皮花青素相关基因的筛选
        5.1.3 调控小麦果皮花青素合成转录因子基因的鉴定与功能研究
    5.2 创新点
    5.3 未来研究方向
参考文献
附录
缩略词及英汉对照
致谢
作者简介



本文编号：3781394