小麦旗叶表皮蜡质QTL定位及烷烃合成酶候选基因的功能分析
发布时间：2021-03-30 21:38
植物表皮蜡质通常覆盖于陆生植物的地上部位的最外层,是植物与外界环境直接接触的保护屏障,对植物适应陆地环境,抵抗各种生物和非生物胁迫胁迫具有重要意义。表皮蜡质主要是由一类超长链脂肪酸及其衍生物组成的混合物,烷烃合成是表皮蜡质形成的核心步骤之一,而烷烃合成酶基因CER1在烷烃合成途径中起着关键性作用。在本研究中:首先,我们利用SSR和SNP分子标记,构建小麦高密度遗传图谱,对小麦HL群体F6代重组自交系（Heyne×Lakin,145家系）旗叶蜡质性状进行初步定位;随后,选取小麦不同蜡质表型品种（高蜡品种W87和低蜡品种中国春）为试验对象,对其不同发育时期、不同组织部位蜡质的组成特点及蜡质晶体结构进行了系统分析;最后,结合转录组测序和生物信息学分析,初步获得3个小麦烷烃合成相关基因,并进一步利用亚细胞定位、qRT-PCR、转基因等手段,系统分析3个候选基因的表达特性和基因功能,验证其在小麦烷烃合成过程中的重要作用。主要研究结果如下:1.通过对HL群体F6代重组自交系开花期旗叶表皮蜡质多年多点表型鉴定,结合HL群体已构建遗传图谱,得到控制小麦白霜状的蜡质表型为2个加性QTLs。主要QTL位点...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物角质层结构
-ACP 还原酶，β-羟酰 ACP 脱氢酶和反-2-烯酰-ACP 还原酶。同时需要两类型的 FAS 复合物分别形成 C16 或 C18 脂肪酸。FAS 复合物在植物中存分别为 C4 至 C16 链长的酮酰基 ACP 合酶 I (简称 KASI) (Clough R. 199 链长的 KASII 和 C2 至 C4 链长的 KASIII (Shimakata et al. 1982)。然而，脱水酶无特异的酰基链长度偏好性，并且由三种质体 FAS 复合物共享(S3)。肪酸从头合成步骤如图 1-2，简要如下：(a) 乙酰基转移至 3-酮脂酰-AC的半胱氨酸巯基以作为延伸的 C2 引物，酰基通过泛酰巯基乙胺-4'-磷酸酰基载体蛋白(ACP)连接；(b) C2 伸长底物从丙二酰辅酶 A 转移到 ACP二酰基；(c) 将甲磺酰基-ACP 通过 β-酮脂酰-ACP 合酶 KAS 进行脱羧形与丙烯酰基羰基完成缩合反应形成乙酰乙酰-ACP、CO2和 KAS 半胱氨β-酮酯酰-ACP 还原酶的作用下，完成还原反应；(e) β-羟脂酰-ACP 脱氢完成脱氢反应生成反式-△2-烯酰 ACP；(f) 最后，在反式-△2-烯酰 ACP的作用下生成比原来多两个碳的酰基-ACP 产物，完成还原反应。循环该(Harwood ; Ohlrogge et al. 1995)。
图 1- 3 脂肪酸延伸循环(Bach and Faure 2010)Figure 1-3 Fatty acids elongation (Bach and Faure 2010)另一方面，大量证据表明酰基 CoA 可直接还原成初级醇。最初，在绿藻中发现酰基辅酶 A 前体生成初级醇不释放醛中间体(Kolattukudy 1970)，并且对希蒙得木种子和豌豆叶的生物化学研究揭示了来自 VLCFAs 的初级醇的生物合成可以通过单一酶进行，发现异源系统中编码形成醇的脂肪酰基还原酶(FAR)也与潜在的中间醛结合。同时，在希蒙得木中的异源表达系统中证实了 FAR 的基因的功能是合成初级醇，说明 VLCFAs在这些物种中也通过 FAR 来直接合成初级醇。在拟南芥中，cer4 突变体中初级醇和酯类的显著减少，表明 CER4 在该生物合成途径中具有重要的作用(Hannoufa et al. 1993; Jenks et al. 1995; Mcnevin et al. 1993)。在拟南芥基因组中同源搜索 FAR 潜在编码基因，共鉴定到 8 个基因位点，其中一个被命名为 CER4 (Rowland et al. 2006)。拟南芥 cer4 突变体主要表现为初级醇和酯质的显著下降，表明 CER4 编码了合成初级醇的 FAR 基因(Hannoufa et al. 1993; Jenks et al. 1995)。此外，在酵母的异源表达，检测到 C24 和 C26 碳链长的初级醇，确认了 CER4 编码基因的 FAR 活性。结合 CER4 等位基因的分子特征、缺失突变体功能互补和酵母异源表
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mapping the glaucousness suppressor Iw1 from wild emmer wheat “PI 481521”[J]. Zongchang Xu,Cuiling Yuan,Jirui Wang,Daolin Fu,Jiajie Wu. The Crop Journal. 2015(01)
[2]小麦叶片表面蜡质及其与品种抗蚜性的关系[J]. 王美芳,陈巨莲,程登发,原国辉. 应用与环境生物学报. 2008(03)
硕士论文
[1]小麦叶片和穗表皮蜡质组分分析及其相关合成基因的筛选[D]. 孙瑜琳.西北农林科技大学 2015
本文编号：3110199
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物角质层结构
-ACP 还原酶，β-羟酰 ACP 脱氢酶和反-2-烯酰-ACP 还原酶。同时需要两类型的 FAS 复合物分别形成 C16 或 C18 脂肪酸。FAS 复合物在植物中存分别为 C4 至 C16 链长的酮酰基 ACP 合酶 I (简称 KASI) (Clough R. 199 链长的 KASII 和 C2 至 C4 链长的 KASIII (Shimakata et al. 1982)。然而，脱水酶无特异的酰基链长度偏好性，并且由三种质体 FAS 复合物共享(S3)。肪酸从头合成步骤如图 1-2，简要如下：(a) 乙酰基转移至 3-酮脂酰-AC的半胱氨酸巯基以作为延伸的 C2 引物，酰基通过泛酰巯基乙胺-4'-磷酸酰基载体蛋白(ACP)连接；(b) C2 伸长底物从丙二酰辅酶 A 转移到 ACP二酰基；(c) 将甲磺酰基-ACP 通过 β-酮脂酰-ACP 合酶 KAS 进行脱羧形与丙烯酰基羰基完成缩合反应形成乙酰乙酰-ACP、CO2和 KAS 半胱氨β-酮酯酰-ACP 还原酶的作用下，完成还原反应；(e) β-羟脂酰-ACP 脱氢完成脱氢反应生成反式-△2-烯酰 ACP；(f) 最后，在反式-△2-烯酰 ACP的作用下生成比原来多两个碳的酰基-ACP 产物，完成还原反应。循环该(Harwood ; Ohlrogge et al. 1995)。
图 1- 3 脂肪酸延伸循环(Bach and Faure 2010)Figure 1-3 Fatty acids elongation (Bach and Faure 2010)另一方面，大量证据表明酰基 CoA 可直接还原成初级醇。最初，在绿藻中发现酰基辅酶 A 前体生成初级醇不释放醛中间体(Kolattukudy 1970)，并且对希蒙得木种子和豌豆叶的生物化学研究揭示了来自 VLCFAs 的初级醇的生物合成可以通过单一酶进行，发现异源系统中编码形成醇的脂肪酰基还原酶(FAR)也与潜在的中间醛结合。同时，在希蒙得木中的异源表达系统中证实了 FAR 的基因的功能是合成初级醇，说明 VLCFAs在这些物种中也通过 FAR 来直接合成初级醇。在拟南芥中，cer4 突变体中初级醇和酯类的显著减少，表明 CER4 在该生物合成途径中具有重要的作用(Hannoufa et al. 1993; Jenks et al. 1995; Mcnevin et al. 1993)。在拟南芥基因组中同源搜索 FAR 潜在编码基因，共鉴定到 8 个基因位点，其中一个被命名为 CER4 (Rowland et al. 2006)。拟南芥 cer4 突变体主要表现为初级醇和酯质的显著下降，表明 CER4 编码了合成初级醇的 FAR 基因(Hannoufa et al. 1993; Jenks et al. 1995)。此外，在酵母的异源表达，检测到 C24 和 C26 碳链长的初级醇，确认了 CER4 编码基因的 FAR 活性。结合 CER4 等位基因的分子特征、缺失突变体功能互补和酵母异源表
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mapping the glaucousness suppressor Iw1 from wild emmer wheat “PI 481521”[J]. Zongchang Xu,Cuiling Yuan,Jirui Wang,Daolin Fu,Jiajie Wu. The Crop Journal. 2015(01)
[2]小麦叶片表面蜡质及其与品种抗蚜性的关系[J]. 王美芳,陈巨莲,程登发,原国辉. 应用与环境生物学报. 2008(03)
硕士论文
[1]小麦叶片和穗表皮蜡质组分分析及其相关合成基因的筛选[D]. 孙瑜琳.西北农林科技大学 2015
本文编号：3110199
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nzwlw/3110199.html
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