杨树PtoLAC14在木质素合成及其单体聚合过程中的功能研究
发布时间：2022-04-23 15:52
木材是自然界中一种重要的可再生生物资源,广泛应用于制浆造纸、建筑家具业、生物能源等领域。目前我国森林覆盖率低,木材供求矛盾突出,提高木材产量,改良木材性状,优化木材品质在速生优质林木育种中具有重要意义。杨树（Populus.spp）是世界上种植最广泛的速生树种之一,也是我国人工造林的主要树种之一。随着杨树全基因组测序的完成以及遗传转化再生体系的建立,其已成为研究林木生长发育的模式植物。因此,以杨树为研究对象,解析木材形成的调控机制,具有重要的理论意义和经济价值。木材主要由次生维管组织的细胞壁构成,木质素作为细胞壁中含量仅次于纤维素的生物大分子,主要存在于输导组织和木质化组织的细胞中。植物体内木质素合成主要包括莽草酸途径、类苯丙酸途径和木质素特异性途径。木质素主要包括三种单体,分别聚合成紫丁香基木质素（Syringyl lignin）、愈创木基木质素（Guajacyl lignin）、对苯羟基木质素（Hydroxy-phenyl lignin）。木质素单体在细胞质内合成之后,经过跨膜运输到达次生细胞壁,在酶的作用下完成多聚化,形成高分子的木质素。木质素单体的聚合对于木质素大分子形成至关重...
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
1.1 生物能源
1.2 植物细胞壁的基本组成
1.2.1 纤维素
1.2.2 半纤维素
1.2.3 木质素
1.3 植物漆酶的研究进展
1.3.1 漆酶基本特征概述
1.3.2 植物漆酶的功能研究
第2章 绪论
2.1 研究的目的和意义
2.2 研究内容
2.2.1 杨树中参与木质素合成的漆酶基因的筛选
2.2.2 组织表达特异性分析
2.2.3 启动子表达分析
2.2.4 PtoLAC14 过量表达及CRISPR/Cas9 敲除株系的获得
2.2.5 PtoLAC14 对杨树木材形成的影响
2.2.6 PtoLAC14 调控木材形成的机制
2.3 研究目标
2.4 技术路线
第3章 实验材料与方法
3.1 实验材料
3.1.1 植物材料
3.1.2 菌株与质粒载体
3.2 实验试剂
3.2.1 生物化学试剂与试剂盒
3.2.2 常用激素与抗生素抗体配制方法
3.2.3 植物培养基和细菌培养基
3.2.4 质粒提取试剂
3.2.5 细胞壁组分测定所需试剂
3.2.6 其他试剂配制
3.3 主要仪器设备
3.4 实验方法
3.4.1 进化树分析及氨基酸序列比对
3.4.2 引物设计
3.4.3 植物表达载体构建
3.4.4 荧光定量PCR
3.4.5 拟南芥的培养
3.4.6 拟南芥DNA提取
3.4.7 毛白杨遗传转化
3.4.8 转基因杨树的鉴定
3.4.9 启动子驱动GUS报告基因转基因株系染色
3.4.10 植物蛋白提取及浓度测定
3.4.11 漆酶蛋白原核表达
3.4.12 可溶蛋白的纯化
3.4.13 漆酶活性测定
3.4.14 转基因杨树形态解剖学观察
3.4.15 细胞壁成分测定
3.4.16 生物质预处理酶解
第4章 结果与分析
4.1 杨树Ptr LAC14 的筛选与鉴定
4.2 生物信息学分析
4.2.1 杨树Ptr LAC14 的进化分析
4.2.2 杨树PtoLAC14 与其他漆酶基因氨基酸序列比对
4.3 组织特异性分析
4.3.1 杨树PtoLAC14 基因表达分析
4.3.2 杨树PtoLAC14 基因表达模式分析
4.4 转基因杨树的获取
4.5 杨树PtoLAC14 过量表达植株表型分析
4.6 杨树PtoLAC14过量表达植株的形态解剖学观察及细胞壁组分分析
4.7 利用CRISPR/Cas9 技术构建杨树PtoLAC14 敲除株系
4.8 杨树PtoLAC14-KO株系形态解剖学观察
4.9 杨树PtoLAC14-KO植株次生壁组分测定
4.10 杨树PtoLAC14 蛋白原核表达纯化及漆酶活性分析
4.11 杨树PtoLAC14 蛋白对G型/S型木质素单体的亲和程度分析
4.12 敲除PtoLAC14 提高木材的糖化效率
第5章 讨论与结论
参考文献
附录
附录表1:基因信息
附录表2:引物
附录表3:仪器设备
致谢
攻读硕士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]龙眼漆酶家族成员全基因组结构与功能分析[J]. 徐小萍,陈晓慧,吕科良,陈旭,陈裕坤,林玉玲,赖钟雄. 应用与环境生物学报. 2018(04)
[2]番茄漆酶基因LeLACmiR397的克隆与表达分析[J]. 赵先炎,庞明利,赵强,任怡然,郝玉金,由春香. 园艺学报. 2015(07)
[3]漆酶的结构与催化反应机理[J]. 靳蓉,张飞龙. 中国生漆. 2012(04)
[4]漆酶的研究进展[J]. 曹明乐,张海波,黄峰,咸漠. 山东林业科技. 2012(03)
[5]中国生物乙醇产业投资现状和趋势分析[J]. 郝军芳. 生态经济. 2010(11)
[6]棉花漆酶基因在转基因新疆杨中的表达及其对木质素合成的影响[J]. 王骥,朱木兰,卫志明. 分子细胞生物学报. 2008(01)
[7]漆酶结构与催化机理[J]. 万云洋,杜予民. 化学通报. 2007(09)
[8]能源植物的研究进展及其发展趋势[J]. 李军,吴平治,李美茹,吴国江. 自然杂志. 2007(01)
[9]木质素生物合成及其基因调控的研究进展[J]. 章霄云,郭安平,贺立卡,孔华. 分子植物育种. 2006(03)
[10]Application of Waste Liquids Containing Lignin from Pulp-producing Industry to CWM Preparation[J]. TADAHIRO Murakata,TAKESHI Higuchi,SHIMIO Sato. Chemical Research in Chinese Universities. 2004(02)
博士论文
[1]植物细胞壁结构特征与生物质高效利用分子机理研究[D]. 李丰成.华中农业大学 2015
[2]过量表达棉花分泌型漆酶拟南芥对酚酸类物质和三氯苯酚的植物体外修复[D]. 王国栋.中国科学院研究生院（上海生命科学研究院） 2004
本文编号：3647498
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
1.1 生物能源
1.2 植物细胞壁的基本组成
1.2.1 纤维素
1.2.2 半纤维素
1.2.3 木质素
1.3 植物漆酶的研究进展
1.3.1 漆酶基本特征概述
1.3.2 植物漆酶的功能研究
第2章 绪论
2.1 研究的目的和意义
2.2 研究内容
2.2.1 杨树中参与木质素合成的漆酶基因的筛选
2.2.2 组织表达特异性分析
2.2.3 启动子表达分析
2.2.4 PtoLAC14 过量表达及CRISPR/Cas9 敲除株系的获得
2.2.5 PtoLAC14 对杨树木材形成的影响
2.2.6 PtoLAC14 调控木材形成的机制
2.3 研究目标
2.4 技术路线
第3章 实验材料与方法
3.1 实验材料
3.1.1 植物材料
3.1.2 菌株与质粒载体
3.2 实验试剂
3.2.1 生物化学试剂与试剂盒
3.2.2 常用激素与抗生素抗体配制方法
3.2.3 植物培养基和细菌培养基
3.2.4 质粒提取试剂
3.2.5 细胞壁组分测定所需试剂
3.2.6 其他试剂配制
3.3 主要仪器设备
3.4 实验方法
3.4.1 进化树分析及氨基酸序列比对
3.4.2 引物设计
3.4.3 植物表达载体构建
3.4.4 荧光定量PCR
3.4.5 拟南芥的培养
3.4.6 拟南芥DNA提取
3.4.7 毛白杨遗传转化
3.4.8 转基因杨树的鉴定
3.4.9 启动子驱动GUS报告基因转基因株系染色
3.4.10 植物蛋白提取及浓度测定
3.4.11 漆酶蛋白原核表达
3.4.12 可溶蛋白的纯化
3.4.13 漆酶活性测定
3.4.14 转基因杨树形态解剖学观察
3.4.15 细胞壁成分测定
3.4.16 生物质预处理酶解
第4章 结果与分析
4.1 杨树Ptr LAC14 的筛选与鉴定
4.2 生物信息学分析
4.2.1 杨树Ptr LAC14 的进化分析
4.2.2 杨树PtoLAC14 与其他漆酶基因氨基酸序列比对
4.3 组织特异性分析
4.3.1 杨树PtoLAC14 基因表达分析
4.3.2 杨树PtoLAC14 基因表达模式分析
4.4 转基因杨树的获取
4.5 杨树PtoLAC14 过量表达植株表型分析
4.6 杨树PtoLAC14过量表达植株的形态解剖学观察及细胞壁组分分析
4.7 利用CRISPR/Cas9 技术构建杨树PtoLAC14 敲除株系
4.8 杨树PtoLAC14-KO株系形态解剖学观察
4.9 杨树PtoLAC14-KO植株次生壁组分测定
4.10 杨树PtoLAC14 蛋白原核表达纯化及漆酶活性分析
4.11 杨树PtoLAC14 蛋白对G型/S型木质素单体的亲和程度分析
4.12 敲除PtoLAC14 提高木材的糖化效率
第5章 讨论与结论
参考文献
附录
附录表1:基因信息
附录表2:引物
附录表3:仪器设备
致谢
攻读硕士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]龙眼漆酶家族成员全基因组结构与功能分析[J]. 徐小萍,陈晓慧,吕科良,陈旭,陈裕坤,林玉玲,赖钟雄. 应用与环境生物学报. 2018(04)
[2]番茄漆酶基因LeLACmiR397的克隆与表达分析[J]. 赵先炎,庞明利,赵强,任怡然,郝玉金,由春香. 园艺学报. 2015(07)
[3]漆酶的结构与催化反应机理[J]. 靳蓉,张飞龙. 中国生漆. 2012(04)
[4]漆酶的研究进展[J]. 曹明乐,张海波,黄峰,咸漠. 山东林业科技. 2012(03)
[5]中国生物乙醇产业投资现状和趋势分析[J]. 郝军芳. 生态经济. 2010(11)
[6]棉花漆酶基因在转基因新疆杨中的表达及其对木质素合成的影响[J]. 王骥,朱木兰,卫志明. 分子细胞生物学报. 2008(01)
[7]漆酶结构与催化机理[J]. 万云洋,杜予民. 化学通报. 2007(09)
[8]能源植物的研究进展及其发展趋势[J]. 李军,吴平治,李美茹,吴国江. 自然杂志. 2007(01)
[9]木质素生物合成及其基因调控的研究进展[J]. 章霄云,郭安平,贺立卡,孔华. 分子植物育种. 2006(03)
[10]Application of Waste Liquids Containing Lignin from Pulp-producing Industry to CWM Preparation[J]. TADAHIRO Murakata,TAKESHI Higuchi,SHIMIO Sato. Chemical Research in Chinese Universities. 2004(02)
博士论文
[1]植物细胞壁结构特征与生物质高效利用分子机理研究[D]. 李丰成.华中农业大学 2015
[2]过量表达棉花分泌型漆酶拟南芥对酚酸类物质和三氯苯酚的植物体外修复[D]. 王国栋.中国科学院研究生院（上海生命科学研究院） 2004
本文编号：3647498
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