过表达SmPsbD对丹参光合作用和酚类化合物生物合成的影响作用研究

发布时间：2021-04-20 01:32

　　丹参（Salvia miltiorrhiza Bunge）作为我国的传统大宗药材之一,主要用于治疗心脑血管等疾病。丹参亲水性成分的亲水性特性更加符合我国传统中药水煎剂的用药特点而深受关注。植物PsbD基因对稳定类囊体膜上PSII复合体发挥重要作用而影响植物的光合作用。植物通过光合作用产生的光合产物为次生代谢物提供能量和前体物质,次生代谢从几个主要分支点与初生代谢相连接,因此,光合作用产物的多少直接影响下游的次生代谢。本研究以丹参无菌苗为试验材料,研究了过表达SmPsbD对丹参光合作用及其产物合成的影响,分析了引起产物合成量变化的原因,进一步探讨了光合作用产物对丹参中酚类化合物生物合成的影响及其机理。取得的主要结果如下:1.明确了丹参SmPsbD的进化关系及其组织特异性。利用MEGA7.0对丹参SmPsbD的氨基酸序列进行进化树分析,结果表明,目的基因基本遵循由低等藻类植物到高等双子叶植物的进化关系。利用RT-qPCR技术检测了丹参SmPsbD在开花期丹参的根、茎、嫩叶、成熟叶以及花中的转录水平表达,发现该基因在根中不表达,只在地上组织中表达,表达水平依次为:成熟叶>嫩叶>茎... 

【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】：175 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 文献综述
    1.1 丹参及其在心血管治疗方面的研究进展
        1.1.1 丹参简介
        1.1.2 丹参在心血管疾病治疗方面的研究进展
    1.2 丹参酚酸类成分的生源合成及调控研究进展
        1.2.1 酚酸类成分生源途径研究进展
        1.2.2 丹参酚酸类成分合成及调控研究进展
    1.3 类黄酮的生源合成及调控研究进展
        1.3.1 类黄酮的生源途径研究进展
        1.3.2 类黄酮成分合成及调控研究进展
    1.4 植物PsbD基因研究进展
        1.4.1 PsbD基因的表达调控
        1.4.2 PsbD基因与其他光合蛋白之间的关系
        1.4.3 PsbD基因启动子研究进展
        1.4.4 PsbD基因参与植物对非生物胁迫的应答
    1.5 本研究的目的意义
    1.6 研究内容与技术路线
        1.6.1 研究内容
        1.6.2 研究技术路线
第二章 丹参SmPsbD生物信息学分析及过表达转基因植株获得
    2.1 引言
    2.2 材料、试剂与仪器
        2.2.1 丹参材料及无菌苗的获得与培养
        2.2.2 菌株与载体
        2.2.3 试剂及试剂盒
        2.2.4 主要仪器与设备
        2.2.5 引物设计、合成及测序
    2.3 研究方法
        2.3.1 生物信息学分析
        2.3.2 基因表达分析
        2.3.3 丹参SmPsbD基因c DNA全长序列的克隆
        2.3.4 丹参SmPsbD过表达载体的构建
        2.3.5 农杆菌介导的植物遗传转化及抗性丹参幼苗的获得
        2.3.6 转基因植株的PCR鉴定及阳性植株筛选
        2.3.7 数据分析
    2.4 结果与分析
        2.4.1 丹参SmPsbD的 c DNA序列分析
        2.4.2 丹参SmPsbD系统进化分析
        2.4.3 丹参SmPsbD启动子顺式作用元件分析
        2.4.4 丹参总RNA的提取与检测
        2.4.5 丹参SmPsbD的组织特异性表达分析
        2.4.6 丹参SmPsbD过表达载体重组质粒的获得
        2.4.7 转基因植株的PCR鉴定
        2.4.8 转基因植株的转化效率
        2.4.9 丹参SmPsbD过表达转基因植株中目的基因的表达量分析
    2.5 讨论
    2.6 小结
第三章 基于转录组分析过表达SmPsbD对丹参转录水平的影响
    3.1 引言
    3.2 材料、试剂与仪器
        3.2.1 材料
        3.2.2 试剂
        3.2.3 主要仪器
    3.3 实验方法
        3.3.1 转录组表达谱分析
        3.3.2 生物信息学分析
        3.3.3 数据处理
    3.4 结果与分析
        3.4.1 转录组测序数据及质量控制
        3.4.2 转录组测序数据过滤前后统计分析
        3.4.3 RNA-seq数据与丹参参考基因组序列比对率分析
        3.4.4 总体样本重复性分析
        3.4.5 差异表达分析及筛选
        3.4.6 差异表达基因的聚类分析热图
        3.4.7 差异表达基因的GO功能注释和富集分析
        3.4.8 差异表达基因KEGG功能注释和富集分析
        3.4.9 基于Map Man软件分析代谢通路
        3.4.10 差异表达基因的RT-qPCR验证
    3.5 讨论
    3.6 小结
第四章 基于代谢组分析过表达SmPsbD对丹参代谢水平的影响
    4.1 引言
    4.2 材料、试剂与仪器
        4.2.1 材料
        4.2.2 试剂
        4.2.3 主要仪器
    4.3 实验方法
        4.3.1 样品预处理及提取
        4.3.2 超高效液相色谱-质谱（HPLC-MS）联用色谱采集条件
        4.3.3 代谢物的定性与定量原理
        4.3.4 数据处理
    4.4 结果与分析
        4.4.1 总体样本主成分分析
        4.4.2 总体样本聚类分析
        4.4.3 重复相关性评估
        4.4.4 差异代谢物筛选
        4.4.5 差异代谢物KEGG功能注释及富集分析
    4.5 讨论
    4.6 小结
第五章 过表达SmPsbD对丹参光合作用的影响
    5.1 引言
    5.2 材料、试剂与仪器
        5.2.1 材料
        5.2.2 试剂
        5.2.3 主要仪器与设备
    5.3 实验方法
        5.3.1 相对含水量的测定
        5.3.2 透射电子显微镜（TEM）
        5.3.3 叶绿素含量测定
        5.3.4 光合作用测定
        5.3.5 叶绿素荧光参数的测定
        5.3.6 光合作用产物含量测定
        5.3.7 转录组学和代谢组学联合分析
        5.3.8 数据处理
    5.4 结果与分析
        5.4.1 过表达SmPsbD对丹参植株生长的影响
        5.4.2 过表达SmPsbD对丹参植株相对含水量的影响
        5.4.3 过表达SmPsbD对丹参叶片叶绿素含量的影响
        5.4.4 过表达SmPsbD对丹参光合作用的影响
        5.4.5 过表达SmPsbD对丹参叶绿素荧光参数的影响
        5.4.6 过表达SmPsbD对丹参叶绿体数目的影响
        5.4.7 过表达SmPsbD对丹参光反应过程的调控
        5.4.8 过表达SmPsbD转基因植株转录组与代谢组联合分析
        5.4.9 过表达SmPsbD对丹参光合作用产物合成量的影响
        5.4.10 过表达SmPsbD对丹参光合作用产物相关生物合成途径的调控
    5.5 讨论
    5.6 小结
第六章 过表达SmPsbD对丹参酚类化合物生物合成的影响
    6.1 引言
    6.2 材料、试剂与仪器
        6.2.1 材料
        6.2.2 试剂
        6.2.3 主要仪器与设备
    6.3 实验方法
        6.3.1 丹酚酸B及迷迭香酸含量测定
        6.3.2 总黄酮的含量测定
        6.3.3 总酚的含量测定
        6.3.4 数据处理
    6.4 结果与分析
        6.4.1 过表达SmPsbD对丹参丹酚酸B合成积累的影响
        6.4.2 过表达SmPsbD对迷迭香酸成分积累的影响
        6.4.3 过表达SmPsbD对总酚与总黄酮成分积累的影响
        6.4.4 过表达SmPsbD对酚类化合物生物合成途径的影响分析
    6.5 讨论
    6.6 小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
附录A 常用仪器型号和培养基配方
附录B 实验附表和附图
致谢
个人简历



本文编号：3148713