基于RNA-Seq分析甜菜碱和棉子糖代谢途径在小桐子干旱响应与适应过程中的作用
发布时间：2021-12-16 00:12
作为新兴的能源植物之一,小桐子所具备的耐贫瘠、种子含油量高、油质优良等特性使其受到广泛关注。干旱作为影响世界农业生产的最主要环境因素,极大地限制了小桐子的分布、种植和产量。因此,深入研究小桐子干旱应答的基因网络,并利用分子育种手段改良其抗旱性已成为亟待解决的科学问题。本研究借助第二代高通量测序平台,对小桐子在10%PEG模拟干旱锻炼与空气干旱胁迫过程中的转录组进行了RNA-Seq测序分析,探讨了糖代谢、植物激素信号转导、类黄酮次生代谢等多个代谢通路在干旱处理过程中的响应模式,最终克隆并获得了两个棉子糖代谢途径的关键酶基因,为揭示小桐子抗旱性形成的分子机制及其基因工程改良奠定了坚实的理论基础。通过研究得到以下主要结果:1、本研究以小桐子幼苗为材料,对其进行10%PEG模拟干旱锻炼（6 h,12 h,24 h,48 h）与空气干旱胁迫（24 h,48 h,72 h）,采集叶片以Illumina HiSeq 2000高通量测序技术进行RNA-Seq测序。去除低质量的reads后,各样本平均获得11,933,126条clean reads,通过与参考基因组（Gene bank:AFEW0000...
【文章来源】：云南师范大学云南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物甘氨酸甜菜碱合成代谢途径[25]
与植物的抗胁迫能力成正比[30]。衣艳君等人以不同抗旱性的小麦品种幼芽为实验材料，分析了 BADH 的酶活性和蛋白含量，并证实出 BADH 过量表达与翻译能显著提高植株抗旱性，成为衡量植物抗旱性的一个可靠指标[31]。1.5 棉子糖系列寡糖在植物响应与适应逆境胁迫中的作用棉子糖系列寡糖（raffinose family oligosaccharides，RFOs）是高等植物中普遍存在的一类寡聚糖，RFOs 的积累都与植物对生物或非生物胁迫的耐受性相关[32]。其合成开始于肌醇半乳糖苷合酶（galactinolsynthase，GS）催化肌醇与 UDP-葡萄糖合成肌醇半乳糖苷，然后由棉子糖合酶（raffinose synthase，RS）催化肌醇半乳糖苷合成棉子糖、水苏糖寡糖又在水苏糖合酶（stachyosesynthase，STS）的催化下合成水苏糖[33]。2008 年李芳和汪晓峰也报道证实棉子糖合酶家族（raffinose family synthase，RFS）是棉子糖合成代谢途径的关键酶，不仅可催化肌醇半乳糖苷和蔗糖反应生成棉子糖, 又可催化肌醇半乳糖苷和棉子糖反应合成水苏糖[34]。如图 1.2。
9图 2.1小桐子材料及实验取样点设置，各取样点的样品名称用括号内斜体表Figure 2.1 Photographs of J. curcas seedlings, and design for sample harve RNA 提取、文库的构建及 RNA-Seq 测序份组织样品以 RNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Cat. #74904)进用DNase I消化残留DNA得到纯化的总RNA样品。以NanoDroo Scientific）进行 RNA 浓度和质量测定，要求 RNA 样品 A26间，A260/A230 在 2.0-2.5 之间，以及 RNA 完整性指数（RNA大于 7。经检测合格的各 RNA 样品用于 RNA-Seq 文库的构各自构建一个独立的 cDNA 文库并经 Illumina Hiseq2000 进行）基因表达的定量
【参考文献】：
期刊论文
[1]β1,4半乳糖基转移酶的生物学功能研究进展[J]. 李淑芬,李希. 生命的化学. 2016(05)
[2]应用二次回归正交旋转组合法进行小麦抗低温胁迫复配植物生长调节剂研发[J]. 王连臻,杜小凤,吴传万,王伟中,文廷刚,蔡敏明. 中国农学通报. 2015(09)
[3]干旱锻炼对提高辣椒抗旱性的形成研究[J]. 王海燕,赵晓红,吴玉美,陈泽斌,王静,王如兰. 云南农业大学学报(自然科学). 2015(01)
[4]渗透胁迫下植物细胞脱落酸的信号转导途径研究进展[J]. 郑青松,刘金隆,石峰,尹晓明,赵耕毛,王长海. 南京农业大学学报. 2014(05)
[5]抗氧化系统参与不同抗性烟草品种幼苗对干旱和低温综合抗性的形成[J]. 王莎莎,盛业龙,马文广,郝大海,张建波,龚明. 生物技术通报. 2014(01)
[6]外源Ca2+、SA和ABA缓解甜瓜低温胁迫伤害的生理作用[J]. 苗永美,王万洋,杨海林,居文军,戈应祥,高青海,贾双双. 南京农业大学学报. 2013(04)
[7]新一代测序技术的应用及其对作物分子育种的影响[J]. 代军杰,喻树迅,庞朝友,宋美珍,范术丽. 中国棉花. 2012(04)
[8]高等植物赤霉素代谢及其信号转导通路[J]. 岳川,曾建明,曹红利,王新超,章志芳. 植物生理学报. 2012(02)
[9]复苏植物旋蒴苣苔棉子糖合酶基因的克隆和表达[J]. 王智,刘永秀,魏建华,邓馨. 植物学报. 2012(01)
[10]类胡萝卜素合成途径终产物脱落酸的合成调控与生物学效应[J]. 杨秋玲,季静,王罡,关春峰. 天津农业科学. 2011(05)
博士论文
[1]基于RNA-Seq解析小桐子抗冷性形成的分子机制及其关键基因的克隆与功能分析[D]. 王海波.云南师范大学 2015
硕士论文
[1]ABA对逆境胁迫下小桐子脯氨酸和甜菜碱代谢的影响及抗逆相关基因的克隆与功能分析[D]. 邓凤飞.云南师范大学 2016
[2]基于RNA-seq分析不同类型油菜品系的表达特征[D]. 师文霞.华中农业大学 2013
[3]小桐子甘油-3-磷酸酰基转移酶（GPAT）基因的克隆与功能研究[D]. 张楠.西南林业大学 2011
本文编号：3537388
【文章来源】：云南师范大学云南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物甘氨酸甜菜碱合成代谢途径[25]
与植物的抗胁迫能力成正比[30]。衣艳君等人以不同抗旱性的小麦品种幼芽为实验材料，分析了 BADH 的酶活性和蛋白含量，并证实出 BADH 过量表达与翻译能显著提高植株抗旱性，成为衡量植物抗旱性的一个可靠指标[31]。1.5 棉子糖系列寡糖在植物响应与适应逆境胁迫中的作用棉子糖系列寡糖（raffinose family oligosaccharides，RFOs）是高等植物中普遍存在的一类寡聚糖，RFOs 的积累都与植物对生物或非生物胁迫的耐受性相关[32]。其合成开始于肌醇半乳糖苷合酶（galactinolsynthase，GS）催化肌醇与 UDP-葡萄糖合成肌醇半乳糖苷，然后由棉子糖合酶（raffinose synthase，RS）催化肌醇半乳糖苷合成棉子糖、水苏糖寡糖又在水苏糖合酶（stachyosesynthase，STS）的催化下合成水苏糖[33]。2008 年李芳和汪晓峰也报道证实棉子糖合酶家族（raffinose family synthase，RFS）是棉子糖合成代谢途径的关键酶，不仅可催化肌醇半乳糖苷和蔗糖反应生成棉子糖, 又可催化肌醇半乳糖苷和棉子糖反应合成水苏糖[34]。如图 1.2。
9图 2.1小桐子材料及实验取样点设置，各取样点的样品名称用括号内斜体表Figure 2.1 Photographs of J. curcas seedlings, and design for sample harve RNA 提取、文库的构建及 RNA-Seq 测序份组织样品以 RNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Cat. #74904)进用DNase I消化残留DNA得到纯化的总RNA样品。以NanoDroo Scientific）进行 RNA 浓度和质量测定，要求 RNA 样品 A26间，A260/A230 在 2.0-2.5 之间，以及 RNA 完整性指数（RNA大于 7。经检测合格的各 RNA 样品用于 RNA-Seq 文库的构各自构建一个独立的 cDNA 文库并经 Illumina Hiseq2000 进行）基因表达的定量
【参考文献】：
期刊论文
[1]β1,4半乳糖基转移酶的生物学功能研究进展[J]. 李淑芬,李希. 生命的化学. 2016(05)
[2]应用二次回归正交旋转组合法进行小麦抗低温胁迫复配植物生长调节剂研发[J]. 王连臻,杜小凤,吴传万,王伟中,文廷刚,蔡敏明. 中国农学通报. 2015(09)
[3]干旱锻炼对提高辣椒抗旱性的形成研究[J]. 王海燕,赵晓红,吴玉美,陈泽斌,王静,王如兰. 云南农业大学学报(自然科学). 2015(01)
[4]渗透胁迫下植物细胞脱落酸的信号转导途径研究进展[J]. 郑青松,刘金隆,石峰,尹晓明,赵耕毛,王长海. 南京农业大学学报. 2014(05)
[5]抗氧化系统参与不同抗性烟草品种幼苗对干旱和低温综合抗性的形成[J]. 王莎莎,盛业龙,马文广,郝大海,张建波,龚明. 生物技术通报. 2014(01)
[6]外源Ca2+、SA和ABA缓解甜瓜低温胁迫伤害的生理作用[J]. 苗永美,王万洋,杨海林,居文军,戈应祥,高青海,贾双双. 南京农业大学学报. 2013(04)
[7]新一代测序技术的应用及其对作物分子育种的影响[J]. 代军杰,喻树迅,庞朝友,宋美珍,范术丽. 中国棉花. 2012(04)
[8]高等植物赤霉素代谢及其信号转导通路[J]. 岳川,曾建明,曹红利,王新超,章志芳. 植物生理学报. 2012(02)
[9]复苏植物旋蒴苣苔棉子糖合酶基因的克隆和表达[J]. 王智,刘永秀,魏建华,邓馨. 植物学报. 2012(01)
[10]类胡萝卜素合成途径终产物脱落酸的合成调控与生物学效应[J]. 杨秋玲,季静,王罡,关春峰. 天津农业科学. 2011(05)
博士论文
[1]基于RNA-Seq解析小桐子抗冷性形成的分子机制及其关键基因的克隆与功能分析[D]. 王海波.云南师范大学 2015
硕士论文
[1]ABA对逆境胁迫下小桐子脯氨酸和甜菜碱代谢的影响及抗逆相关基因的克隆与功能分析[D]. 邓凤飞.云南师范大学 2016
[2]基于RNA-seq分析不同类型油菜品系的表达特征[D]. 师文霞.华中农业大学 2013
[3]小桐子甘油-3-磷酸酰基转移酶（GPAT）基因的克隆与功能研究[D]. 张楠.西南林业大学 2011
本文编号：3537388
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