果胶合成中UDP-葡萄糖途径对棉花纤维发育的影响
发布时间：2021-08-26 02:55
果胶是棉纤维初生细胞壁中基本成分之一,并影响纤维和木质结构中的次生壁增厚。果胶是通过UDP-α-D-半乳糖醛酸（UDP-α-D-galacturonic acid,UDP-GalA）聚合形成的聚半乳糖醛酸复合多糖。所以UDP-GalA是果胶合成的重要前体。目前发现其主要通过D-半乳糖醛酸（D-galacturonate）,肌醇（myo-inositol）和UDP-葡萄糖（UDP-glucose）途径进行生物合成。通过代谢组数据发现,随着纤维的发育,各果胶前体核甘糖含量都呈现下降的趋势,具有优异纤维品质的陆地棉品系0-153中的各果胶前体核甘糖的含量明显低于品质较差的品系sGK9708,推测这些果胶前体核甘糖可能对棉花品质的形成起到重要的影响。通过对已有的转录组数据重分析,筛选了参与果胶生物合成的基因家族成员并根据转录组数据观察基因表达水平。在陆地棉中总共鉴定出52个基因,并利用qRT-PCR验证转录组数据真实性。为了进一步筛选能够促进纤维伸长的物质,分别将不同的果胶前体核甘糖物质施加到胚珠培养基中,结果发现UDP-葡萄糖醛酸（UDP-α-D glucuronic acid,UDP-Gl...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
果胶（UDP-GalA）的生物合成途径和不同亚组基因表达数目
中国农业科学院硕士学位论文第二章陆地棉果胶合成途径的鉴定20与UDP-Glc可以促进GhUGD与GhGAE基因的表达（图2-3，C）。此外，施加另外三种果胶果胶前体核甘糖（GalA，GlcA和肌醇）时，对胚珠生长无明显影响（图2-3，A，c）。图2-3向胚珠添加胶前体后的表型变化A，施用不同浓度的果胶前体对纤维生长发育的影响；（a）UDP-GlcA对纤维团生长的影响。（b）UDP-Glc对纤维发育的影响。（c）D-Gal，D-Glc和肌醇对纤维发育的影响。B，在不同浓度下纤维团的面积变化。C，通过qRT-PCR分析，用UDP-Glc处理后，7DPA时胚珠的基因表达水平。Fig2-3PhenotypicchangesafteraddiingpectinprecursorstoovulecultureA,Theeffectofpectinprecursorswiththedifferentconcentrationsonthegrowthareaofthefibermass.(a)TheeffectofUDP-GlcAonthegrowthareaofthefibermass.(b)TheeffectofUDP-Glcontheareaofthefibercluster.(c)EffectsofD-Gal,D-Glc,andInositolonfibermassgrowth.B,changesintheareaofthefibermassatthedifferentconcentrations.C,Changesingeneexpressionlevelsofovulesat7DPAaftertreatmentwithUDP-GlcbyqRT-PCR.2.6.3转录组分析利用陆地棉TM-1（G.hirsutum）（ZHANGetal.,2015）转录组数据，分析了六个相关基因家族的基因表达模式。在陆地棉中GhGalAK、GhUSP、GhUGD、GhMIOX、GhGlcAK和GhGAE家族的基因表达数分别为2、2、10、7、2和12，基因表达率为100％（2/2）、33.3％（2/6）、83.3％（10/12）、63.6％（7/11）、100％（2/2）和63.2％（12/19）（表2-15，图2-5）。转录组测序结果表明，同一基因家族内旁系同源物的FPKM值差异明显，它们的表达水平差异也比较明显。例如，茎中GhUGD8的平均FPKM值是GhUGD2的76.2倍，根中的GhMIOX1的平均FP
中国农业科学院硕士学位论文第二章陆地棉果胶合成途径的鉴定21利用本课题陆地棉品种0-153和sGK9708的转录组数据对该基因家族的基因进一步验证（ZHANGet.,2019），发现这些基因家族中表达的基因数量明显减少（附录A-1）。表达的MIOXs家族基因的数量从63.6％降低到27.3％，GalAKs从100％降低到50％，UGDs从83.3％降低到66.6％，GlcAKs从100％降低到50％、GAE从63.2%降低到31.6%（附录A-1，A-2，图2-4，B）。尽管表达的基因数目减少，但是基因表达的趋势是一致的。例如，GhGalAK2在纤维发育的15DPA和20DPA表达，GhMIOX2和GhMIOX6在纤维发育5DPA和10DPA表达，而GhUGD3、GhUGD5、GhUGD8、GhUGD10、GhGAE2和GhGAE7在纤维中也有较高的表达。这些结果表明这些基因可能在纤维发育中起作用。为了验证转录组分析的准确性，对选自UDP-GalA合成途径的基因进行了qRT-PCR验证。qRT-PCR分析中引物列于表2-8中。结果表明GhMIOX5、GhGlcAK2、GhUGD3、GhUGD5、GhUGD8、GhUGD10和GhGAE7在纤维中表达（图2-5），表明转录数据可重现且可靠。使用这两种方法，结果显示大多数基因显示相似的表达模式。图2-4不同品种间基因表达模式A、陆地棉果胶合成过程中每个基因家族成员的表达模式。显示了棉纤维中不同组织间基因表达水平的热图（在每个泳道的底部指示）。（a）GalAK和USP基因表达水平的热图。（b）MIOX和GlcAK基因表达水平的热图。（c）UGD和GAE基因表达水平的热图。表达水平使用log2（FPKM+1）方法进行均一化。B、比较两个陆地棉品种（S：0-153和R：sGK9708）的果胶合成中的基因热图。棉花纤维中基因表达水平的热图显示在5、10、15、20、25和30d纤维处（在每个泳道的底部指示）。（a）、（b）和（c）分别代表D-半乳糖途径，肌醇途径和UDP-葡萄糖途径
本文编号：3363401
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
果胶（UDP-GalA）的生物合成途径和不同亚组基因表达数目
中国农业科学院硕士学位论文第二章陆地棉果胶合成途径的鉴定20与UDP-Glc可以促进GhUGD与GhGAE基因的表达（图2-3，C）。此外，施加另外三种果胶果胶前体核甘糖（GalA，GlcA和肌醇）时，对胚珠生长无明显影响（图2-3，A，c）。图2-3向胚珠添加胶前体后的表型变化A，施用不同浓度的果胶前体对纤维生长发育的影响；（a）UDP-GlcA对纤维团生长的影响。（b）UDP-Glc对纤维发育的影响。（c）D-Gal，D-Glc和肌醇对纤维发育的影响。B，在不同浓度下纤维团的面积变化。C，通过qRT-PCR分析，用UDP-Glc处理后，7DPA时胚珠的基因表达水平。Fig2-3PhenotypicchangesafteraddiingpectinprecursorstoovulecultureA,Theeffectofpectinprecursorswiththedifferentconcentrationsonthegrowthareaofthefibermass.(a)TheeffectofUDP-GlcAonthegrowthareaofthefibermass.(b)TheeffectofUDP-Glcontheareaofthefibercluster.(c)EffectsofD-Gal,D-Glc,andInositolonfibermassgrowth.B,changesintheareaofthefibermassatthedifferentconcentrations.C,Changesingeneexpressionlevelsofovulesat7DPAaftertreatmentwithUDP-GlcbyqRT-PCR.2.6.3转录组分析利用陆地棉TM-1（G.hirsutum）（ZHANGetal.,2015）转录组数据，分析了六个相关基因家族的基因表达模式。在陆地棉中GhGalAK、GhUSP、GhUGD、GhMIOX、GhGlcAK和GhGAE家族的基因表达数分别为2、2、10、7、2和12，基因表达率为100％（2/2）、33.3％（2/6）、83.3％（10/12）、63.6％（7/11）、100％（2/2）和63.2％（12/19）（表2-15，图2-5）。转录组测序结果表明，同一基因家族内旁系同源物的FPKM值差异明显，它们的表达水平差异也比较明显。例如，茎中GhUGD8的平均FPKM值是GhUGD2的76.2倍，根中的GhMIOX1的平均FP
中国农业科学院硕士学位论文第二章陆地棉果胶合成途径的鉴定21利用本课题陆地棉品种0-153和sGK9708的转录组数据对该基因家族的基因进一步验证（ZHANGet.,2019），发现这些基因家族中表达的基因数量明显减少（附录A-1）。表达的MIOXs家族基因的数量从63.6％降低到27.3％，GalAKs从100％降低到50％，UGDs从83.3％降低到66.6％，GlcAKs从100％降低到50％、GAE从63.2%降低到31.6%（附录A-1，A-2，图2-4，B）。尽管表达的基因数目减少，但是基因表达的趋势是一致的。例如，GhGalAK2在纤维发育的15DPA和20DPA表达，GhMIOX2和GhMIOX6在纤维发育5DPA和10DPA表达，而GhUGD3、GhUGD5、GhUGD8、GhUGD10、GhGAE2和GhGAE7在纤维中也有较高的表达。这些结果表明这些基因可能在纤维发育中起作用。为了验证转录组分析的准确性，对选自UDP-GalA合成途径的基因进行了qRT-PCR验证。qRT-PCR分析中引物列于表2-8中。结果表明GhMIOX5、GhGlcAK2、GhUGD3、GhUGD5、GhUGD8、GhUGD10和GhGAE7在纤维中表达（图2-5），表明转录数据可重现且可靠。使用这两种方法，结果显示大多数基因显示相似的表达模式。图2-4不同品种间基因表达模式A、陆地棉果胶合成过程中每个基因家族成员的表达模式。显示了棉纤维中不同组织间基因表达水平的热图（在每个泳道的底部指示）。（a）GalAK和USP基因表达水平的热图。（b）MIOX和GlcAK基因表达水平的热图。（c）UGD和GAE基因表达水平的热图。表达水平使用log2（FPKM+1）方法进行均一化。B、比较两个陆地棉品种（S：0-153和R：sGK9708）的果胶合成中的基因热图。棉花纤维中基因表达水平的热图显示在5、10、15、20、25和30d纤维处（在每个泳道的底部指示）。（a）、（b）和（c）分别代表D-半乳糖途径，肌醇途径和UDP-葡萄糖途径
本文编号：3363401
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nzwlw/3363401.html
最近更新
教材专著
