苹果叶绿素合成关键酶基因MdHEMA1克隆和功能验证

发布时间：2021-03-16 18:43

　　本研究以‘金冠’、‘嘎啦’苹果和番茄Alisa Craig为试验材料。利用4种不同颜色果袋处理‘金冠’苹果果实,检测果袋的透射光谱、透光率,苹果果皮色差、叶绿素含量及其相关基因表达量、可溶性固形物、可滴定酸、Vc等指标,对不同光质及不同果袋透光率下,苹果色泽和内在品质的形成进行研究。克隆苹果叶绿素合成关键酶基因MdHEMA1,构建植物表达载体,利用农杆菌介导方法转化番茄,得到MdHEMA1转基因番茄植株,检测转基因番茄中调控叶绿素合成相关基因表达量,对Md HEMA1基因功能进行初步验证。本研究不仅对苹果叶绿素合成调控研究具有重要的理论意义,而且在增强苹果光合效率、提高果实品质等方面也具有潜在的应用前景。通过以上试验研究,得到如下主要结果:1.不同颜色果袋处理对苹果外观色泽和内在品质都存在一定影响。透光率较高的蓝色果袋和红色果袋有利于果皮叶绿素的积累,使果面黄色、绿色饱和度增强;果实可溶性固形物、可滴定酸、Vc含量高于其他处理,更有利于果实内在品质的形成。2.不同颜色果袋处理的苹果果实中叶绿素合成途径关键酶基因MdHEMA1以及其下游基因的相对表达量与苹果果皮叶绿素含量趋势基本一致,呈... 

【文章来源】：中国农业科学院北京市

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
英文缩略表
第一章 引言
    1.1 叶绿素与光合作用的关系
    1.2 叶绿素生物合成途径及相关酶基因的克隆
        1.2.1 从L-谷氨酰-tRNA到原卟啉Ⅸ（Proto Ⅸ）的生物合成
        1.2.2 原卟啉Ⅸ（ProtoⅨ）到叶绿素的生物合成
    1.3 叶绿素生物合成的调控
        1.3.1 ALA合成的调节
        1.3.2 Mg-Proto Ⅸ合成的调节
    1.4 影响叶绿素生物合成的因素
        1.4.1 光对叶绿素生物合成的影响
        1.4.2 营养元素对叶绿素生物合成的影响
        1.4.3 温度对叶绿素生物合成的影响
        1.4.4 水对叶绿素生物合成的影响
    1.5 叶绿素含量对苹果品质的影响
    1.6 叶绿素合成关键酶基因HEMA
    1.7 本研究的目的和意义
第二章 材料与方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 植物材料及处理
        2.1.2 主要试验试剂
        2.1.3 实验设备
        2.1.4 菌株
        2.1.5 PCR引物
        2.1.6 培养基
        2.1.7 抗生素浓度
    2.2 试验方法
        2.2.1 苹果套袋
        2.2.2 果袋光谱测定
        2.2.3 果实色泽测定
        2.2.4 其他生理指标的检测
        2.2.5 生物信息学
        2.2.6 植物总RNA提取
        2.2.7 反转录合成cDNA第一条链
        2.2.8 PCR反应
        2.2.9 回收PCR产物
        2.2.10 连接反应
        2.2.11 热击法转化大肠杆菌
        2.2.12 质粒DNA的提取
        2.2.13 质粒DNA的酶切
        2.2.14 pRI101-MdHEMA1表达载体的构建
        2.2.15 根癌农杆菌感受态的制备
        2.2.16 液氮冷冻法转化根瘤农杆菌
        2.2.17 根癌农杆菌介导转化番茄
        2.2.18 番茄继代培养
        2.2.19 植物基因组DNA的提取
        2.2.20 转基因番茄的筛选
        2.2.21 荧光定量PCR
        2.2.22 数据处理
第三章 结果与分析
    3.1 不同颜色果袋对苹果色泽和品质的影响
        3.1.1 不同颜色果袋对透光光谱的影响
        3.1.2 不同透光率果袋对‘金冠’苹果果实色泽的影响
        3.1.3 不同颜色果袋对果皮叶绿素含量的影响
        3.1.4 果实成熟期叶绿素合成途径结构基因的表达情况
        3.1.5 不同颜色果袋对果实可溶性固形物含量的影响
        3.1.6 不同颜色果袋对果实Vc含量的影响
        3.1.7 不同颜色果袋对果实可滴定酸含量的影响
    3.2 MdHEMA1生物信息学分析
        3.2.1 苹果MdHEMA1基因结构分析
        3.2.2 苹果MdHEMA1保守结构域分析
        3.2.3 苹果MdHEMA1蛋白进化树分析
        3.2.8 苹果MdHEMA1启动子序列分析
    3.3 MdHEMA1表达分析
        3.3.1 MdHEMA1在苹果各组织中的表达分析
        3.3.2 苹果MdHEMA1在不同发育状态叶片中的表达分析
        3.3.3 MdHEMA1在苹果果实不同发育期的表达分析
        3.3.4 PEG诱导条件下的表达分析
    3.4 MdHEMA1表达载体的构建和功能验证
        3.4.1 MdHEMA1基因的克隆
        3.4.2 MdHEMA1植物表达载体的构建
        3.4.3 根癌农杆菌中植物表达载体的PCR反应
        3.4.4 pRI-MdHEMA1转基因番茄鉴定
        3.4.5 转基因番茄中调控叶绿素合成基因的相对表达量
第四章 讨论
    4.1 不同颜色果袋对苹果果皮叶绿素合成和品质的影响
        4.1.1 套袋处理对苹果果皮叶绿素合成的影响
        4.1.2 不同颜色果袋处理对果实内在品质的影响
    4.2 MdHEMA1表达分析和功能验证
第五章 全文结论
参考文献
致谢
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
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[4]当今世界苹果产业发展趋势及我国苹果产业优质高效发展意见[J]. 陈学森,韩明玉,苏桂林,刘凤之,过国南,姜远茂,毛志泉,彭福田,束怀瑞.  果树学报. 2010(04)
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[7]过量合成ALA转基因烟草叶片光合与叶绿素荧光特性的研究[J]. 张治平,汪良驹,姚泉洪.  西北植物学报. 2008(06)
[8]苗期遮光光质对生姜光合及生长的影响[J]. 张瑞华,徐坤.  应用生态学报. 2008(03)
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本文编号：3086428