毛白杨木质素单体生物合成途径关键酶基因家族的功能分化研究
发布时间：2021-09-19 10:13
木质素广泛地存在于维管植物中,与纤维素、半纤维素共同构成了植物的基本骨架。定向改良植物木质素组成和结构不仅减少二代生物能源的成本而且为木质素的深加工奠定基础。本文以杨树为基本的研究对象,结合当下对木质素单体生物合成途径的新认识,系统地对木质素单体生物合成途径的关键酶基因家族的功能分化进行了研究,主要内容和结论如下:1)利用毛果杨基因组,结合系统发生分析、表达谱分析和启动子分析,对新报道的木质素单体生物合成关键酶咖啡酰莽草酸酯酶（CSE）和其上下游基因编码莽草酸羟基肉桂酰转移酶（HCT）的基因家族进行了研究,结果显示PtoHCT1和PtoCSE1和2具有相应的催化活性,且PtoCSE1和PtoCSE2极有可能在功能重叠的同时也存在功能分化:PtoCSE1主要参与木质素单体生物合成,PtoCSE2则可能参与防御和相应外界胁迫。直系同源的CSE在许多单子叶植物检测不到,仅在水稻中有检测到直系同源的OsCSE5 and OSINDICACSE7。这是CSE发现以来第一次对CSE基因家族的系统研究,这些结果进一步证实了在杨树中参与木质素单体生物合成的CSE基因的存在。2)对...
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２木质素生物合成的苯丙烷途径
軔皮部或木质部表达，因而有可能会与木材形成有关。进一步根据Ｐ〇ｐｔｒＣＳＥ，ＨＣＴ??和其类似基因以及其他木质素单体生物合成关键酶在不同转基因杨树中的表达??情况，我们根据表达差异倍数的相关性，绘制出了这些基因的网络关系（图２．８Ｂ）。??共表达网络显示八挪２?，５，（５?，７２以及Ｐｏ／＾／／Ｃ７７和２和其他木质素合成途径??的关键基因以及相关调控因子具有明显的表达相关性，这也给我们探索这些基因??的可能功能提供了宝贵的参考。??｜?遂。２１?＿Ｔ１??＾?Ｈ??Ｈａｓ７??图２．８ＰｏｐｔｒＣＳＥ和ＰｏｐｔｒＣＳＥ类似基因的组织表达谱（Ａ）以及与木质素生物合成关键酶的??共表达网络分析（Ｂ）??Ｆｉｇ．?２．８?Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ＰｏｐｔｒＣＳＥ?ａｎｄ?ＰｏｐｔｒＣＳＥ－ｌｉｋｅ?ｇｅｎｅｓ?ｉｎ?ｖａｒｉｏｕｓ?Ｐｏｐｕｌｕｓ?ｔｉｓｓｕｅｓ?（Ａ）??ａｎｄ?ｃｏ－ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｎｅｔｗｏｒｋ?（Ｂ）?ｏｆ?ｐｕｔａｔｉｖｅ?ＰｏｐｔｒＣＳＥ?ａｎｄ?ＰｏｐｔｒＨＣＴ?ｗｉｔｈ?ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ?ｇｅｎｅｓ??ｉｎｖｏｌｖｅｄ?ｉｎ?ｌｉｇｎｉｎ?ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．?ＤＰ，?ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ?ｐｈｌｏｅｍ；?ＤＸ，?ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ?ｘｙｌｅｍ；?ＭＬ，?ｍａｔｕｒｅ?ｌｅａｆ；??ＳＬｐ，?ｓｈｏｏｔ?ａｎｄ?ｌｅａｆ?ｐｒｉｍｏｒｄｉｕｍ．??２．３．４毛白杨ＣＳＥ和ＨＣＴ基因家族基因的克隆与表达??首先提取了毛白杨不同组织器官（形成层
对用Ｎｉ－ＮＴＡ纯化得到的ＰｔｏＨＣＴｌ蛋白进行了初步酶活检测。通过ＨＰＬＣ－ＭＳ??对反应前后产物和底物含量的分析，可以看出ＰｔｏＨＣＴｌ可以催化咖啡酰辅酶Ａ酯??和莽草酸生成咖啡酰莽草酸（图２．１２）。这说明ＰｔｏＨＣＴｌ是真正具有ＨＣＴ催化活??性的，属于“ｂｏｎａ?ｆｉｄｅ”?ＨＣＴ。而这一反应生成的咖啡酰莽草酸经过进一步纯化??后可以作为ＣＳＥ酶学分析的重要底物。??２．３．５＿２?ＰｔｏＣＳＥｌ，２和１２酶学特性分析??纯化利用ＨＣＴ酶催化得到的咖啡酰莽草酸，然后对纯化得到的重组蛋白??ＰｔｏＣＳＥｌ，ＰｔｏＣＳＥ２和ＰｔｏＣＳＥ１２进行酶活测定。通过ＨＰＬＣ－ＭＳ检测产物的生成与??底物的减少。最后发现ＰｔｏＣＳＥｌ和ＰｔｏＣＳＥ２都可以催化咖啡酰莽草酸生成咖啡酸??３９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]His-234是毛白杨对香豆酸:CoA连接酶的重要酶催化活性残基[J]. 任百光,李德峰,郑彩霞,盖颖,蒋湘宁,胡永林. 生物化学与生物物理进展. 2013(11)
[2]Transcript Accumulation Dynamics of Phenylpropanoid Pathway Genes in the Maturing Xylem and Phloem of Picea abies during Latewood Formation[J]. Giovanni Emiliani,Maria Laura Traversi,Monica Anichini,Guido Giachi,Alessio Giovannelli. Journal of Integrative Plant Biology. 2011(10)
本文编号：3401422
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２木质素生物合成的苯丙烷途径
軔皮部或木质部表达，因而有可能会与木材形成有关。进一步根据Ｐ〇ｐｔｒＣＳＥ，ＨＣＴ??和其类似基因以及其他木质素单体生物合成关键酶在不同转基因杨树中的表达??情况，我们根据表达差异倍数的相关性，绘制出了这些基因的网络关系（图２．８Ｂ）。??共表达网络显示八挪２?，５，（５?，７２以及Ｐｏ／＾／／Ｃ７７和２和其他木质素合成途径??的关键基因以及相关调控因子具有明显的表达相关性，这也给我们探索这些基因??的可能功能提供了宝贵的参考。??｜?遂。２１?＿Ｔ１??＾?Ｈ??Ｈａｓ７??图２．８ＰｏｐｔｒＣＳＥ和ＰｏｐｔｒＣＳＥ类似基因的组织表达谱（Ａ）以及与木质素生物合成关键酶的??共表达网络分析（Ｂ）??Ｆｉｇ．?２．８?Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ＰｏｐｔｒＣＳＥ?ａｎｄ?ＰｏｐｔｒＣＳＥ－ｌｉｋｅ?ｇｅｎｅｓ?ｉｎ?ｖａｒｉｏｕｓ?Ｐｏｐｕｌｕｓ?ｔｉｓｓｕｅｓ?（Ａ）??ａｎｄ?ｃｏ－ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｎｅｔｗｏｒｋ?（Ｂ）?ｏｆ?ｐｕｔａｔｉｖｅ?ＰｏｐｔｒＣＳＥ?ａｎｄ?ＰｏｐｔｒＨＣＴ?ｗｉｔｈ?ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ?ｇｅｎｅｓ??ｉｎｖｏｌｖｅｄ?ｉｎ?ｌｉｇｎｉｎ?ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．?ＤＰ，?ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ?ｐｈｌｏｅｍ；?ＤＸ，?ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ?ｘｙｌｅｍ；?ＭＬ，?ｍａｔｕｒｅ?ｌｅａｆ；??ＳＬｐ，?ｓｈｏｏｔ?ａｎｄ?ｌｅａｆ?ｐｒｉｍｏｒｄｉｕｍ．??２．３．４毛白杨ＣＳＥ和ＨＣＴ基因家族基因的克隆与表达??首先提取了毛白杨不同组织器官（形成层
对用Ｎｉ－ＮＴＡ纯化得到的ＰｔｏＨＣＴｌ蛋白进行了初步酶活检测。通过ＨＰＬＣ－ＭＳ??对反应前后产物和底物含量的分析，可以看出ＰｔｏＨＣＴｌ可以催化咖啡酰辅酶Ａ酯??和莽草酸生成咖啡酰莽草酸（图２．１２）。这说明ＰｔｏＨＣＴｌ是真正具有ＨＣＴ催化活??性的，属于“ｂｏｎａ?ｆｉｄｅ”?ＨＣＴ。而这一反应生成的咖啡酰莽草酸经过进一步纯化??后可以作为ＣＳＥ酶学分析的重要底物。??２．３．５＿２?ＰｔｏＣＳＥｌ，２和１２酶学特性分析??纯化利用ＨＣＴ酶催化得到的咖啡酰莽草酸，然后对纯化得到的重组蛋白??ＰｔｏＣＳＥｌ，ＰｔｏＣＳＥ２和ＰｔｏＣＳＥ１２进行酶活测定。通过ＨＰＬＣ－ＭＳ检测产物的生成与??底物的减少。最后发现ＰｔｏＣＳＥｌ和ＰｔｏＣＳＥ２都可以催化咖啡酰莽草酸生成咖啡酸??３９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]His-234是毛白杨对香豆酸:CoA连接酶的重要酶催化活性残基[J]. 任百光,李德峰,郑彩霞,盖颖,蒋湘宁,胡永林. 生物化学与生物物理进展. 2013(11)
[2]Transcript Accumulation Dynamics of Phenylpropanoid Pathway Genes in the Maturing Xylem and Phloem of Picea abies during Latewood Formation[J]. Giovanni Emiliani,Maria Laura Traversi,Monica Anichini,Guido Giachi,Alessio Giovannelli. Journal of Integrative Plant Biology. 2011(10)
本文编号：3401422
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