百合切花茎基端PPOs基因表达及采切创伤转录组分析

发布时间：2017-08-21 00:24

  本文关键词：百合切花茎基端PPOs基因表达及采切创伤转录组分析

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【摘要】：切花是花卉市场上的主流产品,其茎基端在采摘及随后剪切时受到严重创伤。已有研究表明植物组织受到创伤后会诱发一系列生理生化反应,最为明显的是伤口及邻近部位的酚类氧化代谢被诱导加强。但迄今对切花创伤反应的发生及其分子机制与调控尚缺乏系统研究和认识。为此,本论文首先以OT系百合‘罗宾娜’(Lilium Oriental-Trumpet hybrid‘Robina’)切花为试材,研究探讨酚类氧化代谢关键酶——多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)基因的表达特点,然后着重分析东方百合‘蒂伯’(Lilium Oriental hybrid‘Tiber’)切花茎基端切割创伤后不同时期转录组的变化特点。主要研究结果如下:(1)从百合切花‘罗宾娜’得到LhPPO1、LhPPO2和LhPPO3共3个PPOs基因全长序列,三者分别含1 668、1 683和1 692bp的ORF,依次编码555、560和563个氨基酸。三者均含有PPO典型保守结构域:酪氨酸酶超级家族结构域、PPO中间域(PPO1_DWL)和C-端结构域(PPO1_KFDV)。分析LhPPO1和LhPPO2基因上游分别为1 888和1 095 bp的启动子序列发现,均存在植物启动子基本转录元件及创伤、病原菌、植物激素等响应元件。LhPPO1在雄蕊中表达量较高,LhPPO2在茎中表达水平最高,而在雌蕊、雄蕊、花瓣、叶片和茎中并未检测到LhPPO3表达。(2)共有7 805个差异表达Unigenes参与百合‘蒂伯’切花茎基端对创伤的响应,创伤早期(6 h内)有大量Unigenes上调表达,随后下调表达基因的数目则逐渐增多。将所有差异基因比对到KEGG数据库中,注释基因数最多的6个途径依次是植物激素信号转导(73个)、植物病原体互作(53个)、淀粉和蔗糖代谢(46个)、苯丙烷生物合成(34个)、内质网中蛋白加工(32个)和苯丙氨酸代谢(28个)。其中,富集程度高且可靠的前3个途径分别为植物激素信号转导、植物病原体互作和苯丙烷生物合成,意味着这些途径在百合‘蒂伯’切花响应切割创伤中起着极为重要的作用。(3)OT系百合‘罗宾娜’切花中克隆的3个PPOs基因与东方百合‘蒂伯’切花创伤转录组测序结果注释为PPOs基因的相应序列相似度高,分别达82.2%、97.8%和94.5%,且它们在切割创伤后的表达趋势也颇为相似。两种百合切花品种中PPOs基因在切割创伤后较短时间内(6 h)即可显著上调,其中LhPPO2和c62702.graph_c0可在较长时间持续其高水平表达(二者分别从第6 h维持至第168 h和第48 h)。
【关键词】：百合 切花 多酚氧化酶 创伤反应 基因表达 转录组
【学位授予单位】：仲恺农业工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S682.29
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 缩略词表7-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 植物响应机械创伤的机制10-17
• 1.1.1 机械创伤与抗氧化酶系统10-12
• 1.1.2 机械创伤与信号转导途径12-14
• 1.1.3 机械创伤与植物次生代谢14-17
• 1.2 转录组测序研究进展17-18
• 1.2.1 转录组学研究17
• 1.2.2 观赏植物转录组学研究概况17-18
• 1.3 本研究的目的和意义18-19
• 第二章 材料与方法19-34
• 2.1 试验材料19-20
• 2.1.1 植物材料及其处理19
• 2.1.2 主要仪器设备19-20
• 2.1.3 试验用酶、试剂盒与相关试剂20
• 2.2 试验方法20-34
• 2.2.1 百合总RNA的提取及检测20
• 2.2.2 百合DNA的提取及检测20
• 2.2.3 PCR扩增方法20-28
• 2.2.4 目的片段的回收、重组质粒的连接转化及阳性克隆的鉴定28-29
• 2.2.5 生物信息学分析29
• 2.2.6 半定量PCR29-30
• 2.2.7 RNA文库的构建、质控及测序30-31
• 2.2.8 转录组测序数据组装31
• 2.2.9 转录组测序文库质量评估31
• 2.2.10 Unigenes功能注释31
• 2.2.11 基因表达量分析31-32
• 2.2.12 差异表达分析32
• 2.2.13 差异表达基因富集分析32
• 2.2.14 实时荧光定量PCR32-34
• 第三章 结果与分析34-72
• 3.1 百合切花3个PPOs基因的克隆与序列分析34-50
• 3.1.1 百合切花DNA、RNA的提取与检测34
• 3.1.2 百合切花3个PPOs基因cDNA序列全长的克隆34-40
• 3.1.3 百合切花3个PPOs基因gDNA序列的克隆40-41
• 3.1.4 百合切花PPOs基因序列的生物信息学分析41-45
• 3.1.5 LhPPO1和LhPPO2基因启动子的克隆及其顺式作用元件预测45-50
• 3.2 百合切花不同组织中LhPPOs基因的表达情况50
• 3.3 百合切花采后茎基端转录组分析50-70
• 3.3.1 百合总RNA的提取与检测、文库构建与检测50-51
• 3.3.2 测序数据质量控制及组装51-54
• 3.3.3 Unigene功能注释54-58
• 3.3.4 差异表达分析58-60
• 3.3.5 差异表达基因功能注释和富集分析60-68
• 3.3.6 荧光定量PCR对转录组测序结果的验证68-70
• 3.4 ‘罗宾娜’与‘蒂伯’两个百合品种间PPOs基因的对比70-72
• 第四章 讨论与结论72-79
• 4.1 讨论72-78
• 4.1.1 3 个百合PPOs基因的cDNA及gDNA的主要特征72-73
• 4.1.2 百合LhPPO1和LhPPO2基因上游启动子的主要特征73-74
• 4.1.3 转录组测序评估74-75
• 4.1.4 植物激素信号转导对切割创伤的响应75-76
• 4.1.5 苯丙烷代谢对切割创伤的响应76
• 4.1.6 百合切花PPOs基因表达特征76-78
• 4.2 结论78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-90
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果90-92

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本文编号：709765