糯玉米种质资源评价及籽粒发育过程叶酸合成代谢规律研究
发布时间：2020-08-22 10:41
【摘要】：鲜食糯玉米是果蔬粮产业重要的粮食作物,可通过对其天然叶酸水平进行强化达到提高人体叶酸摄入的目的。本研究对不同种植环境下糯玉米种质资源的叶酸含量进行评价,研究糯玉米籽粒发育过程叶酸含量及合成途径关键基因的变化规律,综合数字基因表达谱和转录组学分析影响糯玉米叶酸水平的候选基因及其分子机制。结果表明:(1)224份糯玉米种质资源叶酸含量波动较大,广州种植条件下叶酸含量的变幅为24.71μg/100 g干重到783.92μg/100 g干重,邯郸种植条件下叶酸含量的变幅为33.54μg/100 g干重到339.25μg/100 g干重,且叶酸含量受到种植环境的影响,在不同种植环境下叶酸含量均较高的糯玉米资源有5个。(2)选取高、中、低叶酸水平的糯玉米资源,发现其叶酸和维生素C含量在籽粒发育过程中呈下降趋势,授粉后20-25天阶段能够采收到叶酸和维生素C含量相对较高的鲜食糯玉米;不同籽粒颜色糯玉米中叶酸合成相关基因的表达模式存在差异,且受到不同季节气候差异的影响。(3)转录组学分析结果表明不同颜色糯玉米成熟籽粒中注释叶酸途径的差异基因不同,初步筛选发现DHNA为叶酸合成相关关键基因,FBT1与YMR166为叶酸转运相关关键基因,SHMT为叶酸转化相关关键基因;差异基因的表达模式也存在差异,白糯玉米和黄糯玉米叶酸合成相关基因下调,转运与转化相关基因上调,紫糯玉米与之相反,叶酸合成、转运和转化过程相关基因通过共同作用达到影响叶酸水平的目的。(4)对本论文选取的紫糯玉米资源进行数字基因表达谱分析,初步验证发现籽粒发育不同阶段叶酸相关差异基因存在差异,但叶酸合成、转运和转化过程相关基因表达整体上调,通过共同作用影响叶酸水平的变化;5FCL在籽粒发育全过程高表达以维持叶酸代谢活跃,在籽粒发育过程中持续转化为其他重要生物大分子从而在细胞和组织中执行重要的生物学功能;籽粒发育初期MTHFR基因活跃表达,通过叶酸的转化过程间接对参与一碳代谢的叶酸的积累产生影响;籽粒发育末期GTPCH基因与DHFS基因的共同作用模式可能为该时期叶酸和维生素C含量较低的原因。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S513
【图文】：
第一章 绪论进一步对 6 个糯玉米资源的成熟籽粒进行转录组学分析。分析不同籽粒颜差异表达基因，对转录因子编码能力进行预测，从转录学水平探究不同籽叶酸合成代谢和转运相关基因的表达模式。在此基础上，对特色紫糯玉米的籽粒发育过程进行数字基因表达谱分析。过程 5 个阶段叶酸相关差异表达基因进行比较分析，深入探究紫糯玉米籽叶酸合成代谢相关基因的表达模式，揭示其可能的调控机理。研究的技术路线如图 1-2 所示：
2016 年秋季广州种植基地收获的糯玉米种质资源叶酸含量的统计学分析 所示，总叶酸含量最小值为 24.71 μg/100 g DW，最大值为 783.92 μg/100为最小值的 32 倍，不同种质资源的叶酸含量具有较大差异。假设本次实糯玉米资源叶酸含量服从正态分布，并使用 MATLAB 软件进行 K-S 假设明其服从正态分布。在此基础上将叶酸含量按照 95 μg/100 g DW 为一个单对糯玉米种质资源叶酸含量作频数分布直方图（图 2-1），结果显示，叶中在109.91 μg/100 g DW到395.70 μg/100 g DW之间（均值为252.80 μg/1为142.90）。高叶酸含量的糯玉米资源为28个（叶酸含量高于395.70 μg/10所评价的糯玉米资源的 16%，同时发现低叶酸含量的糯玉米资源为 25 个于 109.91 μg/100 g DW），结合频数直方图所示的结果可以得出，2016 年资源的叶酸含量不呈标准的正态分布，叶酸含量较低的糯玉米资源占较大量极高或极低的资源数量没有显著差异，且在总资源中所占比例都较小
对 2017 年春季于邯郸收获的糯玉米资源的叶酸含量进行统计学分析，结，总叶酸含量的最小值为 33.54 μg/100 g DW，最大值为 339.25 μg/100 g 最小值的 10 倍，与广州实验数据相比差异减小，但种质资源间仍可发现异。假设本次实验研究的全部糯玉米资源的叶酸含量服从正态分布TLAB 软件进行 K-S 假设检验，结果证明其服从正态分布。考虑到本次实酸含量变化的范围较 2016 年有所减小，将叶酸划分到 38 μg/100 g DW 的频数分布直方图（图 2-2），结果显示，叶酸含量主要集中在 88.91 μg/10.64 μg/100 g DW 之间（均值为 143.28 μg/100 g DW，方差为 54.36）。高叶米资源为 23 个（叶酸含量高于 197.64 μg/100 g DW），低叶酸含量的糯玉（叶酸含量低于 88.92 μg/100 g DW），高叶酸含量的糯玉米资源占总资13%，小于低叶酸含量所占的 16%，结合频数分布直方图结果，可以看出郸收获的糯玉米样品中，低叶酸含量的糯玉米资源数量较多。
本文编号：2800590
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S513
【图文】：
第一章 绪论进一步对 6 个糯玉米资源的成熟籽粒进行转录组学分析。分析不同籽粒颜差异表达基因，对转录因子编码能力进行预测，从转录学水平探究不同籽叶酸合成代谢和转运相关基因的表达模式。在此基础上，对特色紫糯玉米的籽粒发育过程进行数字基因表达谱分析。过程 5 个阶段叶酸相关差异表达基因进行比较分析，深入探究紫糯玉米籽叶酸合成代谢相关基因的表达模式，揭示其可能的调控机理。研究的技术路线如图 1-2 所示：
2016 年秋季广州种植基地收获的糯玉米种质资源叶酸含量的统计学分析 所示，总叶酸含量最小值为 24.71 μg/100 g DW，最大值为 783.92 μg/100为最小值的 32 倍，不同种质资源的叶酸含量具有较大差异。假设本次实糯玉米资源叶酸含量服从正态分布，并使用 MATLAB 软件进行 K-S 假设明其服从正态分布。在此基础上将叶酸含量按照 95 μg/100 g DW 为一个单对糯玉米种质资源叶酸含量作频数分布直方图（图 2-1），结果显示，叶中在109.91 μg/100 g DW到395.70 μg/100 g DW之间（均值为252.80 μg/1为142.90）。高叶酸含量的糯玉米资源为28个（叶酸含量高于395.70 μg/10所评价的糯玉米资源的 16%，同时发现低叶酸含量的糯玉米资源为 25 个于 109.91 μg/100 g DW），结合频数直方图所示的结果可以得出，2016 年资源的叶酸含量不呈标准的正态分布，叶酸含量较低的糯玉米资源占较大量极高或极低的资源数量没有显著差异，且在总资源中所占比例都较小
对 2017 年春季于邯郸收获的糯玉米资源的叶酸含量进行统计学分析，结，总叶酸含量的最小值为 33.54 μg/100 g DW，最大值为 339.25 μg/100 g 最小值的 10 倍，与广州实验数据相比差异减小，但种质资源间仍可发现异。假设本次实验研究的全部糯玉米资源的叶酸含量服从正态分布TLAB 软件进行 K-S 假设检验，结果证明其服从正态分布。考虑到本次实酸含量变化的范围较 2016 年有所减小，将叶酸划分到 38 μg/100 g DW 的频数分布直方图（图 2-2），结果显示，叶酸含量主要集中在 88.91 μg/10.64 μg/100 g DW 之间（均值为 143.28 μg/100 g DW，方差为 54.36）。高叶米资源为 23 个（叶酸含量高于 197.64 μg/100 g DW），低叶酸含量的糯玉（叶酸含量低于 88.92 μg/100 g DW），高叶酸含量的糯玉米资源占总资13%，小于低叶酸含量所占的 16%，结合频数分布直方图结果，可以看出郸收获的糯玉米样品中，低叶酸含量的糯玉米资源数量较多。
【参考文献】
相关期刊论文 前7条
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本文编号：2800590
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