当前位置:主页 > 农业论文 > 园艺论文 >

柑橘番茄红素β-环化酶基因功能分析及其转录调控研究

发布时间:2021-04-29 22:07
  类胡萝卜素是一类对植物和人体健康非常重要的次生代谢物。尽管类胡萝卜素代谢研究已经取得了很大的进展,但是关于类胡萝卜素代谢调控的分子机理还不够清晰。柑橘果实含有丰富的类胡萝卜素,并且类胡萝卜素含量和组成决定了果实外观品质、营养价值和经济效益。因此,研究柑橘类胡萝卜素代谢具有重要的理论和实践意义。番茄红素β-环化酶(LCYb)是位于类胡萝卜素合成途径分支点的关键酶。大量研究表明,LCYb基因表达水平与类胡萝卜素含量和组成密切相关。但是,关于LCYb基因表达的转录调控机制还未知,在柑橘乃至整个植物界中还没有转录因子被证明能直接调控其表达。因此,本研究以柑橘LCYb基因为切入点,深入分析该基因表达模式、序列多态性以及酶活性特点;并克隆和鉴定该基因启动子序列、表达活性及其关键顺式作用元件;进一步利用酵母单杂交系统,筛选可能与LCYb启动子互作的转录因子;采用遗传学、分子生物学和生物化学等方法,验证候选转录因子参与类胡萝卜素代谢的转录调控功能。主要研究结果如下:1.LCYb基因功能分析。大多数柑橘品种含有2种类型的LCYb基因,并且每种类型又含有2个不同的等位基因(LCYb1a、LCYb1b、LC... 

【文章来源】:华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:193 页

【学位级别】:博士

【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
缩略词表
第一章 前言
    1 课题的提出
    2 植物类胡萝卜素代谢研究进展
        2.1 类胡萝卜素简介
        2.2 植物类胡萝卜素代谢
            2.2.1 植物类胡萝卜素代谢途径
            2.2.2 植物类胡萝卜素代谢途径上主要结构基因
            2.2.3 影响植物类胡萝卜素代谢的因素
        2.3 植物类胡萝卜素代谢的分子调控
            2.3.1 转录水平调控
            2.3.2 其他分子水平调控
        2.4 柑橘类胡萝卜素代谢研究进展
            2.4.1 柑橘类胡萝卜素代谢
            2.4.2 柑橘类胡萝卜素代谢与番茄红素β-环化酶基因
    3 本研究的目的和内容
第二章 柑橘LCYb基因功能分析
    1 引言
    2 材料和方法
        2.1 实验材料
        2.2 实验方法
            2.2.1 DNA提取、RNA提取及cDNA合成
            2.2.2 基因克隆及序列分析
            2.2.3 实时定量PCR
            2.2.4 原核表达载体构建及工程菌实验
            2.2.5 细菌类胡萝卜素提取及测定
            2.2.6 点突变
    3 结果与分析
        3.1 甜橙LCYb基因表达分析
        3.2 不同柑橘品种LCYb2基因序列的等位多态性分析
        3.3 不同柑橘品种LCYb2环化酶活性分析
        3.4 甜橙2个LCYb2等位基因的点突变分析
    4 讨论
        4.1 柑橘中LCYb2基因的重要作用
        4.2 柑橘LCYb2基因的等位多态性与不同柑橘品种的进化关系有关
        4.3 72 位和359位氨基酸是影响LCYb2酶活性的关键位点
第三章 柑橘LCYb启动子的克隆和活性分析
    1 引言
    2 材料与方法
        2.1 实验材料
        2.2 实验方法
            2.2.1 DNA提取
            2.2.2 启动子克隆
            2.2.3 启动子序列生物信息学分析
            2.2.4 启动子表达载体构建
            2.2.5 农杆菌介导的番茄果实瞬时转化
            2.2.6 农杆菌介导的拟南芥稳定转化
            2.2.7 农杆菌介导的柑橘愈伤组织稳定转化
            2.2.8 外源因子处理
            2.2.9 GUS定性定量检测
            2.2.10 简单序列重复(SSR)标记
            2.2.11 数据分析
    3 结果与分析
        3.1 甜橙CsLCYb1启动子序列分析
        3.2 瞬时表达番茄果实中CsLCYb1启动子活性分析
        3.3 稳定转化拟南芥植株中CsLCYb1启动子活性分析
            3.3.1 CsLCYb1不同启动子缺失片段的组织特异性活性分析
            3.3.2 CsLCYb1全长启动子在转基因拟南芥不同发育时期的活性分析
            3.3.3 CsLCYb1不同启动子缺失片段在转基因拟南芥中的活性比较
        3.4 稳定转化柑橘愈伤组织中CsLCYb1启动子活性分析
            3.4.1 CsLCYb1不同启动子缺失片段在转基因愈伤中的活性比较
            3.4.2 CsLCYb1不同启动子缺失片段响应外源因子处理的活性变化
        3.5 CsLCYb1启动子精细缺失分析
        3.6 其他柑橘品种LCYb1启动子序列分析
        3.7 甜橙CsLCYb2启动子序列分析
        3.8 瞬时表达番茄果实中CsLCYb2启动子活性分析
    4 讨论
        4.1 CsLCYb1不同启动子缺失片段表达特点
        4.2 CsLCYb1启动子响应不同外源和内源因子的表达特点
        4.3 一个新的增强子元件与CsLCYb1启动子活性密切相关
        4.4 不同柑橘品种LCYb1启动子上增强子元件拷贝数差异
        4.5 CsLCYb2启动子分析为等位基因差异表达的分子机制研究奠定了基础
第四章 柑橘LCYb启动子互作因子的筛选
    1 引言
    2 材料与方法
        2.1 实验材料
            2.1.1 酵母菌株及质粒
            2.1.2 酵母实验中所使用的主要试剂
        2.2 实验方法
            2.2.1 酵母培养基及溶液配方
            2.2.2 构建诱饵载体pAbAi-Bait
            2.2.3 获得诱饵酵母菌株Y1HGold[pAbAi-Bait]
            2.2.4 检测诱饵酵母菌株的AbA最佳使用浓度
            2.2.5 构建cDNA文库
            2.2.6 酵母单杂交筛选文库
            2.2.7 阳性克隆再筛选及测序分析
    3 结果与分析
        3.1 诱饵质粒pAbAi-LP/C2P1/Ya/Yb的构建
        3.2 诱饵菌株Y1H[pAbAi-LP/C2P1/Ya/Yb]的获得
        3.3 检测4个诱饵酵母菌株的AbA最佳使用浓度
        3.4 甜橙果实cDNA文库构建
        3.5 cDNA文库筛选
        3.6 阳性克隆的序列分析
    4 讨论
        4.1 酵母单杂交系统探讨
        4.2 筛选的几个候选转录因子生物学功能探讨
第五章 候选转录因子CsMADS6、CsMADS5和CsGARP4的功能分析
    1 引言
    2 材料与方法
        2.1 实验材料
            2.1.1 植物材料
            2.1.2 菌株、质粒和载体
        2.2 实验方法
            2.2.1 RNA提取及cDNA合成
            2.2.2 基因克隆及序列分析
            2.2.3 实时定量PCR
            2.2.4 蛋白提取和Westernblot分析
            2.2.5 亚细胞定位
            2.2.6 酵母单杂(Y1H)
            2.2.7 酵母双杂(Y2H)
            2.2.8 凝胶阻滞实验(EMSA)
            2.2.9 双分子荧光互补实验(BiFC)
            2.2.10 烟草瞬时表达及双荧光素酶检测
            2.2.11 农杆菌介导的柑橘愈伤组织遗传转化
            2.2.12 农杆菌介导的番茄遗传转化
            2.2.13 转基因材料阳性系的鉴定
            2.2.14 透射电镜(TEM)
            2.2.15 类胡萝卜素提取及测定
            2.2.16 叶绿素提取及测定
            2.2.17 花青素提取及测定
            2.2.18 磷含量提取及测定
            2.2.19 RNA文库构建及测序
            2.2.20 数据分析
    3 转录因子CsMADS6的结果与分析
        3.1 CsMADS6基因序列和蛋白特性分析
        3.2 CsMADS6基因表达分析
        3.3 CsMADS6蛋白亚细胞定位
        3.4 CsMADS6蛋白转录活性分析
        3.5 CsMADS6蛋白与LCYb1启动子互作分析
            3.5.1 CsMADS6蛋白与LCYb1启动子互作的Y1H验证
            3.5.2 CsMADS6蛋白与LCYb1启动子互作的EMSA验证
            3.5.3 CsMADS6蛋白对LCYb1启动子活性的影响
        3.6 柑橘愈伤CsMADS6超表达系类胡萝卜素含量及基因表达分析
            3.6.1 柑橘愈伤CsMADS6超表达系的获得和表型分析
            3.6.2 柑橘愈伤CsMADS6超表达系类胡萝卜素含量分析
            3.6.3 柑橘愈伤CsMADS6超表达系类胡萝卜素基因表达分析
            3.6.4 柑橘愈伤CsMADS6超表达系类胡萝卜素相关TFs表达分析
        3.7 CsMADS6蛋白与其他类胡萝卜素基因启动子互作分析
            3.7.1 CsMADS6蛋白与PSY、PDS和CCD1启动子互作的EMSA验证
            3.7.2 CsMADS6蛋白对PSY、PDS和CCD1启动子活性的影响
        3.8 番茄CsMADS6超表达系表型及生理生化分析
            3.8.1 番茄CsMADS6超表达系的获得和表型分析
            3.8.2 番茄CsMADS6超表达系果皮和萼片类胡萝卜素含量分析
            3.8.3 番茄CsMADS6超表达系果皮和萼片质体超微结构分析
            3.8.4 番茄CsMADS6超表达系果皮和萼片类胡萝卜素基因表达分析
            3.8.5 番茄CsMADS6超表达系萼片RNA-seq全基因组转录水平分析
    4 转录因子CsMADS5的结果与分析
        4.1 CsMADS5基因序列和表达分析
        4.2 CsMADS5蛋白亚细胞定位
        4.3 CsMADS5蛋白转录活性分析
        4.4 CsMADS5蛋白与LCYb1启动子互作分析
            4.4.1 CsMADS5蛋白与LCYb1启动子互作的Y1H验证
            4.4.2 CsMADS5蛋白与LCYb1启动子互作的EMSA验证
            4.4.3 CsMADS5蛋白对LCYb1启动子活性的影响
        4.5 柑橘愈伤CsMADS5超表达系类胡萝卜素含量及基因表达分析
            4.5.1 柑橘愈伤CsMADS5超表达系的获得和表型分析
            4.5.2 柑橘愈伤CsMADS5超表达系类胡萝卜素含量分析
            4.5.3 柑橘愈伤CsMADS5超表达系类胡萝卜素基因表达分析
        4.6 CsMADS5蛋白与其他类胡萝卜素基因启动子互作分析
            4.6.1 CsMADS5蛋白与PSY、PDS和CCD1启动子互作的EMSA验证
            4.6.2 CsMADS5蛋白对PSY、PDS和CCD1启动子活性的影响
        4.7 番茄CsMADS5超表达系类胡萝卜素含量及基因表达分析
            4.7.1 番茄CsMADS5超表达系的获得和表型分析
            4.7.2 番茄CsMADS5超表达系果实中类胡萝卜素含量分析
            4.7.3 番茄CsMADS5超表达系果实中类胡萝卜素基因表达分析
        4.8 CsMADS6与CsMADS5蛋白互作分析
    5 转录因子CsGARP4的结果与分析
        5.1 CsGARP4基因序列和蛋白特性分析
        5.2 CsGARP4基因表达分析
        5.3 CsGARP4蛋白亚细胞定位
        5.4 CsGARP4蛋白转录活性分析
        5.5 CsGARP4蛋白与LCYb1启动子互作分析
            5.5.1 CsGARP4蛋白与LCYb1启动子互作的Y1H验证
            5.5.2 CsGARP4蛋白与LCYb1启动子互作的EMSA验证
            5.5.3 CsGARP4蛋白对LCYb1启动子活性的影响
        5.6 番茄CsGARP4超表达系表型及生理生化分析
            5.6.1 番茄CsGARP4超表达系的获得和表型分析
            5.6.2 番茄CsGARP4超表达系叶片中CsGARP4及其同源基因表达分析
            5.6.3 番茄CsGARP4超表达系叶片中类胡萝卜素含量及基因表达分析
            5.6.4 番茄CsGARP4超表达系叶片中花青素、叶绿素含量及基因表达分析
            5.6.5 番茄CsGARP4超表达系叶片中磷含量及磷饥饿相关基因表达分析
    6 讨论
        6.1 CsMADS6和CsMADS5是LCYb1直接正调控因子
        6.2 CsMADS6和CsMADS5通过直接调控LCYb1、PSY、PDS和CCD1,从而协同调控类胡萝卜素代谢
        6.3 CsMADS6重排转录网络,引导代谢流特异进入类胡萝卜素代谢通路
        6.4 CsGARP4可能的转录调控机理
第六章 总结与展望
参考文献
附录 I 部分实验方法
    方法S1 DNA提取
    方法S2 RNA提取
    方法S3 cDNA合成
    方法S4 qRT-PCR
    方法S5 农杆菌感受态制备及转化
    方法S6 酵母感受态制备及转化
    方法S7 双荧光素酶检测方法
    方法S8 类胡萝卜素提取和测定
附录 Ⅱ部分实验结果
附录 III 博士期间发表论文
致谢


【参考文献】:
博士论文
[1]GABA支路调控柑橘果实柠檬酸代谢的机理研究[D]. 盛玲.华中农业大学 2017
[2]水稻干旱响应中表观调控以及OsbZIP23介导的转录调控的研究[D]. 宗伟.华中农业大学 2016
[3]转基因调控柑橘类胡萝卜素积累的细胞学和代谢研究[D]. 曹洪波.华中农业大学 2012
[4]甜橙(Citrus sinensis Osbeck)红肉突变体类胡萝卜素合成相关基因的克隆与特性分析[D]. 陶能国.华中农业大学 2006
[5]柑橘体细胞胞质遗传及叶绿体SSR引物开发研究[D]. 程运江.华中农业大学 2004
[6]几个柑桔产区果实色泽评价及红肉脐橙(Citrus sinensis L.cv.Cara cara)果肉呈色机理初探[D]. 徐娟.华中农业大学 2002

硕士论文
[1]柑橘原生质体瞬时转化体系的建立及应用[D]. 杨威.华中农业大学 2016



本文编号:3168258

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/nykjlw/yylw/3168258.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户d0dc7***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com