基于GmFT2a和AtD-CGS基因组成型表达的开花期调控与大豆蛋白品质改良
发布时间：2021-07-19 22:09
大豆（Glycine max（L）Merr.）是世界上转基因作物品种使用比例最高、种植面积最大的农作物。目前全球范围内推广的转基因大豆以具有除草剂抗性的转基因大豆品种为主。如何通过转基因技术解决常规育种中难以解决的其它重大问题,充分发挥转基因育种优势是大豆生物技术育种的重要内容。本研究针对现有大豆品种光温适应范围狭窄和含硫氨基酸（蛋氨酸和半胱氨酸）缺乏两大重要问题,有针对性地开展分子设计育种,探索解决大豆常规育种中生育期改良性状导入和背景纯化慢以及高蛋氨酸材料遗传资源限制的问题,开拓大豆适应性改良和蛋白品质改良的新途径。实验分别选取了大豆开花途径中的关键基因GmFT2a和植物蛋氨酸合成过程中的关键酶基因—γ-胱硫醚合成酶基因AtD-CGS进行遗传转化,通过调控大豆成花诱导与氨基酸合成两个途径,分别实现基于大豆花期调控的大豆广适性育种以及对大豆蛋白品质的改良,利用所创制的转基因后代材料,对大豆开花调控的机制及氨基酸代谢开展了相关研究。在大豆开花调控方面,通过GmFT2a的过表达使晚熟大豆品种自贡冬豆的开花期明显提前。对相关转基因后代的开花表型及GmFT2a表达情况分析显示,转基因材料的早...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
拟南芥开花调控机制(Fornaraetal.,2010)
其产物半胱氨酸及下游产物谷胱甘肽的产物只得到了中度的提高。氨酸合成及代谢酸（Met，Methionine）是必需氨基酸之一，对人类和动物的正常生命活动起氨酸的缺乏可引起肝脏肥大、神经系统紊乱、肿瘤增生，并对儿童的早期生显著影响。此外，植物体内蛋氨酸参与了 mRNA 的翻译起始，且间接参与了的调控。蛋氨酸亦是生物体合成腺苷甲硫氨酸（SAM, S-adenosyl methionine。因为其带有“活动甲基”成为生物体内重要的甲基供体。在高级有机体内，S成和代谢过程，并参与到底物，如：蛋白质，脂肪以及核酸的甲基化过程中内乙烯（ethylene），多胺（polyamines），生物素（biotin）等多种化合物的合细胞分裂，细胞壁合成，叶绿体合成以及细胞膜合成中扮演着重要的角色。氨酸的合成过程中胱硫醚-γ-合成酶（CGS, cystathionine-γ-synthase），是天冬成途径中蛋氨酸、苏氨酸合成支路上的首个合成酶（图 1.2），将碳骨架导向成支路（Amir et al., 2010;Amir et al., 2012）。胱硫醚-γ-合成酶和天冬氨酸家族中的其他合成酶不同，该酶本身不受到其合成产物蛋氨酸及蛋氨酸次级代谢feedback inhibition）调节。
图 2.4 光周期诱导的开花途径与大豆相关同源基因Figure 2.4 Photoperiod induced flowering pathway and homologous genes in SoybeanTOCHROME (PHY), CRYPTOCHROME (CRY), CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED 1 (CCA1), LATEATED HYPOCOTYL (LHY), TIMING OF CAB 1 (TOC1), EARLY FLOWERING (EFL), GIGANTEA (CONSTANS (CO), FLOWERING LOCUS T (FT), FLOWERING LOCUS D (FD), SUPPRESSORREXPRESSION OF CO1 (SOC1), FRUITFΜLL (FΜL), APETALA1 (AP1), LEAFY (LFY), AGAMOUS-L24), TFL1 (TERMINAL FLOWER 1). Genes in brackets are the related gene isolated in soybean, whipresents as the homologous genes in Arabidopsis.在后期的检测中发现转基因材料中的 GmFT5a，GmTSF1，GmTSF1 基因的表达上型，我们认为这种 GmFT5a，GmTSF1，GmTSF1 基因在表达水平上的上调并 过量表达对平行基因产生的直接影响，而是由于 GmFT2a 的过量表达在促进大豆变了大豆前期的发育进程，使得转基因材料提前进入了开花诱导状态，而在这种导状态下，GmFT5a，GmTSF1，GmTSF1 基因的表达水平受到了一定水平的诱导表达量的上升。显示，转基因后代材料中的 GmCOLa， GmCOLb 表达显著高于野生型材料。而合并调控 FT 基因表达的重要转录因子。在前人的研究中，CO 通过上调 GmFT2a
【参考文献】：
期刊论文
[1]光周期调控大豆开花期分子机理研究的新进展[J]. 杜维广,盖钧镒. 大豆科学. 2015(04)
[2]大豆CONSTANS同源基因的克隆及表达[J]. 纳小凡,简波,吴存祥,侯文胜,蒋炳军,韩天富. 中国油料作物学报. 2014(02)
[3]不同结荚习性大豆品种顶端花序发育过程的形态解剖学特征[J]. 姜妍,吴存祥,胡珀,侯文胜,祖伟,韩天富. 作物学报. 2014(06)
[4]表观遗传与花期调控研究进展[J]. 朱芹芹,李忠爱,何艳霞,赵文淇,王子成. 园艺学报. 2013(09)
[5]大豆光周期反应与生育期基因研究进展[J]. 夏正俊. 作物学报. 2013(04)
[6]转基因技术与大豆品质改良[J]. 程浩,金杭霞,盖钧镒,喻德跃. 遗传. 2011(05)
[7]不同光周期条件下大豆生育期主基因的效应[J]. 王英,吴存祥,张学明,王云鹏,韩天富. 作物学报. 2008(07)
[8]大豆品种自贡冬豆花芽分化及开花逆转过程的形态解剖学研究(英文)[J]. 李晓梅,吴存祥,马启彬,张胜,李春林,张新英,韩天富. 作物学报. 2005(11)
[9]植物开花逆转研究进展[J]. 吴存祥,韩天富. 植物学通报. 2002(05)
[10]大豆开花逆转现象的发现[J]. 韩天富,盖钧镒,王金陵,周东兴. 作物学报. 1998(02)
本文编号：3291511
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
拟南芥开花调控机制(Fornaraetal.,2010)
其产物半胱氨酸及下游产物谷胱甘肽的产物只得到了中度的提高。氨酸合成及代谢酸（Met，Methionine）是必需氨基酸之一，对人类和动物的正常生命活动起氨酸的缺乏可引起肝脏肥大、神经系统紊乱、肿瘤增生，并对儿童的早期生显著影响。此外，植物体内蛋氨酸参与了 mRNA 的翻译起始，且间接参与了的调控。蛋氨酸亦是生物体合成腺苷甲硫氨酸（SAM, S-adenosyl methionine。因为其带有“活动甲基”成为生物体内重要的甲基供体。在高级有机体内，S成和代谢过程，并参与到底物，如：蛋白质，脂肪以及核酸的甲基化过程中内乙烯（ethylene），多胺（polyamines），生物素（biotin）等多种化合物的合细胞分裂，细胞壁合成，叶绿体合成以及细胞膜合成中扮演着重要的角色。氨酸的合成过程中胱硫醚-γ-合成酶（CGS, cystathionine-γ-synthase），是天冬成途径中蛋氨酸、苏氨酸合成支路上的首个合成酶（图 1.2），将碳骨架导向成支路（Amir et al., 2010;Amir et al., 2012）。胱硫醚-γ-合成酶和天冬氨酸家族中的其他合成酶不同，该酶本身不受到其合成产物蛋氨酸及蛋氨酸次级代谢feedback inhibition）调节。
图 2.4 光周期诱导的开花途径与大豆相关同源基因Figure 2.4 Photoperiod induced flowering pathway and homologous genes in SoybeanTOCHROME (PHY), CRYPTOCHROME (CRY), CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED 1 (CCA1), LATEATED HYPOCOTYL (LHY), TIMING OF CAB 1 (TOC1), EARLY FLOWERING (EFL), GIGANTEA (CONSTANS (CO), FLOWERING LOCUS T (FT), FLOWERING LOCUS D (FD), SUPPRESSORREXPRESSION OF CO1 (SOC1), FRUITFΜLL (FΜL), APETALA1 (AP1), LEAFY (LFY), AGAMOUS-L24), TFL1 (TERMINAL FLOWER 1). Genes in brackets are the related gene isolated in soybean, whipresents as the homologous genes in Arabidopsis.在后期的检测中发现转基因材料中的 GmFT5a，GmTSF1，GmTSF1 基因的表达上型，我们认为这种 GmFT5a，GmTSF1，GmTSF1 基因在表达水平上的上调并 过量表达对平行基因产生的直接影响，而是由于 GmFT2a 的过量表达在促进大豆变了大豆前期的发育进程，使得转基因材料提前进入了开花诱导状态，而在这种导状态下，GmFT5a，GmTSF1，GmTSF1 基因的表达水平受到了一定水平的诱导表达量的上升。显示，转基因后代材料中的 GmCOLa， GmCOLb 表达显著高于野生型材料。而合并调控 FT 基因表达的重要转录因子。在前人的研究中，CO 通过上调 GmFT2a
【参考文献】：
期刊论文
[1]光周期调控大豆开花期分子机理研究的新进展[J]. 杜维广,盖钧镒. 大豆科学. 2015(04)
[2]大豆CONSTANS同源基因的克隆及表达[J]. 纳小凡,简波,吴存祥,侯文胜,蒋炳军,韩天富. 中国油料作物学报. 2014(02)
[3]不同结荚习性大豆品种顶端花序发育过程的形态解剖学特征[J]. 姜妍,吴存祥,胡珀,侯文胜,祖伟,韩天富. 作物学报. 2014(06)
[4]表观遗传与花期调控研究进展[J]. 朱芹芹,李忠爱,何艳霞,赵文淇,王子成. 园艺学报. 2013(09)
[5]大豆光周期反应与生育期基因研究进展[J]. 夏正俊. 作物学报. 2013(04)
[6]转基因技术与大豆品质改良[J]. 程浩,金杭霞,盖钧镒,喻德跃. 遗传. 2011(05)
[7]不同光周期条件下大豆生育期主基因的效应[J]. 王英,吴存祥,张学明,王云鹏,韩天富. 作物学报. 2008(07)
[8]大豆品种自贡冬豆花芽分化及开花逆转过程的形态解剖学研究(英文)[J]. 李晓梅,吴存祥,马启彬,张胜,李春林,张新英,韩天富. 作物学报. 2005(11)
[9]植物开花逆转研究进展[J]. 吴存祥,韩天富. 植物学通报. 2002(05)
[10]大豆开花逆转现象的发现[J]. 韩天富,盖钧镒,王金陵,周东兴. 作物学报. 1998(02)
本文编号：3291511
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