大豆bHLH类转录因子GmbHLH3和GmPIF1的功能分析
发布时间：2021-09-02 14:24
大豆（Glycine max）是世界最重要的经济作物之一,为人类提供了优质的蛋白、植物油和次生代谢产物如异黄酮等。而大豆生长和品质形成受转录因子的调控。bHLH转录因子是最大的转录因子家族之一,在植物逆境响应、生长发育、次生代谢产物合成和激素信号传导等方面挥着重要作用。然而,大豆bHLH转录因子的功能研究较少。本研究筛选到2个与大豆品种吉林32籽粒发育协同表达基因,并通过系统进化树分析,确定这两个转录因子分别与拟南芥中AtbHLH3和At PIF1同源,命名为GmbHLH3和Gm PIF1。AtbHLH3和At PIF1分别被证实参与了JA信号应答和光应答途径,且均参与了苯丙氨酸代谢途径。但在大豆中,GmbHLH3和Gm PIF1功能尚未明晰。因此,本实验探究GmbHLH3和Gm PIF1转录因子对黄酮类化合物合成的调控作用以及分别在JA途径中的调控作用和光应答过程的影响。主要结果如下:1.从大豆品种吉林32中克隆得到GmbHLH3基因,CDS全长1521 bp。蛋白序列分析发现,其含有MYC结构域、bHLH结构域和核定位信号。进化树分析证实,GmbHLH3与拟南芥中的AtbHLH3、...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
黄酮类化合物的化学结构[2]。
另一方面,缺乏叶绿素合成是黄化苗的重要指标。分析供试植株的2-7日黄化苗的绿素合成前体——Pchlide的含量的结果表明,与pif1突变体相比,GmPIF1-OE/pif1株系在黑暗下积累较低的Pchlide。且在GmPIF1-6和GmPIF1-24黄化幼苗发育的不同时间点,Pchlide的积累量均显著低于WT(图4-1 H)。这些结果表明GmPIF1过表达株系在黑暗下积累的叶绿素中间体水平低于WT,从而抑制光形态发生。叶绿素的积累与叶绿素的合成和光合作用是分不开的。另外,在黄化苗中,AtHDA15与AtPIF1互作[270],并且负调控叶绿素合成和光合作用基因的表达[207]。在图4-2中,GmPIF1也与AtHDA15在体内互作。在黑暗条件下,GmPIF1-OE6和GmPIF1-OE24黄化苗中,调控叶绿素合成的AtHEMA1和基因组非耦合(AtGUN5)转录水平被显著抑制;同样,与光合作用的相关基因AtLUCB6和光系统I反应中心亚基IV/PsaE(AtPSAE1)转录水平较WT显著降低(图4-1 I-L)。在pif1突变株和GmPIF1-OE/pif1幼苗中,这些基因的表达水平显著高于WT。另外,在GmPIF1-OE6和GmPIF1-OE24黄化幼苗中,Pchlide向叶绿素转化的关键酶原叶绿素酸脂氧化还原酶C(AtPORC,P<0.01)基因的表达量提高(图4-1 M)。综上所述,这些结果表明,在黑暗条件下GmPIF1与AtHDA15结合,并抑制了叶绿素合成基因和光合作用基因的表达,抑制了Pchlide的合成。
叶绿素的积累与叶绿素的合成和光合作用是分不开的。另外,在黄化苗中,AtHDA15与AtPIF1互作[270],并且负调控叶绿素合成和光合作用基因的表达[207]。在图4-2中,GmPIF1也与AtHDA15在体内互作。在黑暗条件下,GmPIF1-OE6和GmPIF1-OE24黄化苗中,调控叶绿素合成的AtHEMA1和基因组非耦合(AtGUN5)转录水平被显著抑制;同样,与光合作用的相关基因AtLUCB6和光系统I反应中心亚基IV/PsaE(AtPSAE1)转录水平较WT显著降低(图4-1 I-L)。在pif1突变株和GmPIF1-OE/pif1幼苗中,这些基因的表达水平显著高于WT。另外,在GmPIF1-OE6和GmPIF1-OE24黄化幼苗中,Pchlide向叶绿素转化的关键酶原叶绿素酸脂氧化还原酶C(AtPORC,P<0.01)基因的表达量提高(图4-1 M)。综上所述,这些结果表明,在黑暗条件下GmPIF1与AtHDA15结合,并抑制了叶绿素合成基因和光合作用基因的表达,抑制了Pchlide的合成。Figure.4-2 Yeast two-hybrid analysis of various GmPIF1 and AtHDA15.
【参考文献】：
期刊论文
[1]CtCHS4响应茉莉酸甲酯诱导促进了红花醌式查尔酮类化合物的积累[J]. 何贝轩,薛英茹,涂燕华,高越,郭美丽. 药学学报. 2018(04)
[2]Mutation of Oryza sativa CORONATINE INSENSITIVE 1b（OsCOI1b） delays leaf senescence[J]. Sang-Hwa Lee,Yasuhito Sakuraba,Taeyoung Lee,Kyu-Won Kim,Gynheung An,Han Yong Lee,Nam-Chon Paek. Journal of Integrative Plant Biology. 2015(06)
[3]二仙汤及大豆黄酮对绝经综合征模型大鼠卵巢形态学及功能的影响[J]. 夏斌,孟琼,林静柳,张彦辉,朱伟,李璋眷. 中医药导报. 2015(01)
[4]黄酮类中药单体成分治疗类风湿性关节炎作用机制研究进展[J]. 刘维,孙淳,吴沅皞. 中草药. 2014(19)
[5]大豆子粒发育过程中异黄酮合成相关酶基因的表达模式与异黄酮积累的相关分析[J]. 田玲,李斌,张晶莹,范胜栩,闫淑荣,孙君明. 植物遗传资源学报. 2014(06)
[6]花青素抑制肥胖作用机制研究进展[J]. 曾画艳,马思思,王娟秀,陈小婕,郎春辉,何方,阴文娅. 食品科技. 2014(06)
[7]植物黄酮抗骨质疏松作用研究进展[J]. 苏艳杰,陈亚辉,崔燎. 中国骨质疏松杂志. 2014(05)
[8]植物的环境信号分子茉莉酸及其生物学功能[J]. 李梦莎,阎秀峰. 生态学报. 2014(23)
[9]大豆异黄酮对更年期综合征患者抑郁症状的影响[J]. 钭晓珍,周燕,吴卫英. 浙江中西医结合杂志. 2013(12)
[10]高效液相色谱法（HPLC）测定大豆异黄酮含量的研究[J]. 张海军,苏连泰,李琳,刘雅婧,李晓薇,张艳,王英,李景文,王庆钰. 大豆科学. 2011(04)
博士论文
[1]大豆光敏色素基因的克隆和功能研究[D]. 吴发强.中国农业科学院 2011
[2]拟南芥4CL3基因在类黄酮合成代谢中的功能分析[D]. 林建中.湖南大学 2009
硕士论文
[1]大豆转录因子GmPIF1基因的克隆及功能验证[D]. 王硕.吉林大学 2020
[2]大豆查尔酮异构酶GmCHI4A和GmCHI4B基因的克隆及功能验证[D]. 何则铭.吉林大学 2018
[3]苦豆子抗盐相关基因的筛选及功能分析[D]. 郭文云.吉林大学 2016
[4]大豆异黄酮相关基因的表达分析及GmbHLH3a基因的功能鉴定[D]. 刘德泉.吉林大学 2015
[5]大豆DREB/CBF转录因子GmDREB1A的克隆及功能鉴定[D]. 李艳杰.吉林大学 2014
[6]大豆异黄酮联合葡萄籽提取物原花青素对2型糖尿病大鼠抗氧化功能和胰岛细胞凋亡影响的研究[D]. 梁佳琦.广西医科大学 2009
本文编号：3379174
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
黄酮类化合物的化学结构[2]。
另一方面,缺乏叶绿素合成是黄化苗的重要指标。分析供试植株的2-7日黄化苗的绿素合成前体——Pchlide的含量的结果表明,与pif1突变体相比,GmPIF1-OE/pif1株系在黑暗下积累较低的Pchlide。且在GmPIF1-6和GmPIF1-24黄化幼苗发育的不同时间点,Pchlide的积累量均显著低于WT(图4-1 H)。这些结果表明GmPIF1过表达株系在黑暗下积累的叶绿素中间体水平低于WT,从而抑制光形态发生。叶绿素的积累与叶绿素的合成和光合作用是分不开的。另外,在黄化苗中,AtHDA15与AtPIF1互作[270],并且负调控叶绿素合成和光合作用基因的表达[207]。在图4-2中,GmPIF1也与AtHDA15在体内互作。在黑暗条件下,GmPIF1-OE6和GmPIF1-OE24黄化苗中,调控叶绿素合成的AtHEMA1和基因组非耦合(AtGUN5)转录水平被显著抑制;同样,与光合作用的相关基因AtLUCB6和光系统I反应中心亚基IV/PsaE(AtPSAE1)转录水平较WT显著降低(图4-1 I-L)。在pif1突变株和GmPIF1-OE/pif1幼苗中,这些基因的表达水平显著高于WT。另外,在GmPIF1-OE6和GmPIF1-OE24黄化幼苗中,Pchlide向叶绿素转化的关键酶原叶绿素酸脂氧化还原酶C(AtPORC,P<0.01)基因的表达量提高(图4-1 M)。综上所述,这些结果表明,在黑暗条件下GmPIF1与AtHDA15结合,并抑制了叶绿素合成基因和光合作用基因的表达,抑制了Pchlide的合成。
叶绿素的积累与叶绿素的合成和光合作用是分不开的。另外,在黄化苗中,AtHDA15与AtPIF1互作[270],并且负调控叶绿素合成和光合作用基因的表达[207]。在图4-2中,GmPIF1也与AtHDA15在体内互作。在黑暗条件下,GmPIF1-OE6和GmPIF1-OE24黄化苗中,调控叶绿素合成的AtHEMA1和基因组非耦合(AtGUN5)转录水平被显著抑制;同样,与光合作用的相关基因AtLUCB6和光系统I反应中心亚基IV/PsaE(AtPSAE1)转录水平较WT显著降低(图4-1 I-L)。在pif1突变株和GmPIF1-OE/pif1幼苗中,这些基因的表达水平显著高于WT。另外,在GmPIF1-OE6和GmPIF1-OE24黄化幼苗中,Pchlide向叶绿素转化的关键酶原叶绿素酸脂氧化还原酶C(AtPORC,P<0.01)基因的表达量提高(图4-1 M)。综上所述,这些结果表明,在黑暗条件下GmPIF1与AtHDA15结合,并抑制了叶绿素合成基因和光合作用基因的表达,抑制了Pchlide的合成。Figure.4-2 Yeast two-hybrid analysis of various GmPIF1 and AtHDA15.
【参考文献】：
期刊论文
[1]CtCHS4响应茉莉酸甲酯诱导促进了红花醌式查尔酮类化合物的积累[J]. 何贝轩,薛英茹,涂燕华,高越,郭美丽. 药学学报. 2018(04)
[2]Mutation of Oryza sativa CORONATINE INSENSITIVE 1b（OsCOI1b） delays leaf senescence[J]. Sang-Hwa Lee,Yasuhito Sakuraba,Taeyoung Lee,Kyu-Won Kim,Gynheung An,Han Yong Lee,Nam-Chon Paek. Journal of Integrative Plant Biology. 2015(06)
[3]二仙汤及大豆黄酮对绝经综合征模型大鼠卵巢形态学及功能的影响[J]. 夏斌,孟琼,林静柳,张彦辉,朱伟,李璋眷. 中医药导报. 2015(01)
[4]黄酮类中药单体成分治疗类风湿性关节炎作用机制研究进展[J]. 刘维,孙淳,吴沅皞. 中草药. 2014(19)
[5]大豆子粒发育过程中异黄酮合成相关酶基因的表达模式与异黄酮积累的相关分析[J]. 田玲,李斌,张晶莹,范胜栩,闫淑荣,孙君明. 植物遗传资源学报. 2014(06)
[6]花青素抑制肥胖作用机制研究进展[J]. 曾画艳,马思思,王娟秀,陈小婕,郎春辉,何方,阴文娅. 食品科技. 2014(06)
[7]植物黄酮抗骨质疏松作用研究进展[J]. 苏艳杰,陈亚辉,崔燎. 中国骨质疏松杂志. 2014(05)
[8]植物的环境信号分子茉莉酸及其生物学功能[J]. 李梦莎,阎秀峰. 生态学报. 2014(23)
[9]大豆异黄酮对更年期综合征患者抑郁症状的影响[J]. 钭晓珍,周燕,吴卫英. 浙江中西医结合杂志. 2013(12)
[10]高效液相色谱法（HPLC）测定大豆异黄酮含量的研究[J]. 张海军,苏连泰,李琳,刘雅婧,李晓薇,张艳,王英,李景文,王庆钰. 大豆科学. 2011(04)
博士论文
[1]大豆光敏色素基因的克隆和功能研究[D]. 吴发强.中国农业科学院 2011
[2]拟南芥4CL3基因在类黄酮合成代谢中的功能分析[D]. 林建中.湖南大学 2009
硕士论文
[1]大豆转录因子GmPIF1基因的克隆及功能验证[D]. 王硕.吉林大学 2020
[2]大豆查尔酮异构酶GmCHI4A和GmCHI4B基因的克隆及功能验证[D]. 何则铭.吉林大学 2018
[3]苦豆子抗盐相关基因的筛选及功能分析[D]. 郭文云.吉林大学 2016
[4]大豆异黄酮相关基因的表达分析及GmbHLH3a基因的功能鉴定[D]. 刘德泉.吉林大学 2015
[5]大豆DREB/CBF转录因子GmDREB1A的克隆及功能鉴定[D]. 李艳杰.吉林大学 2014
[6]大豆异黄酮联合葡萄籽提取物原花青素对2型糖尿病大鼠抗氧化功能和胰岛细胞凋亡影响的研究[D]. 梁佳琦.广西医科大学 2009
本文编号：3379174
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