柑橘类胡萝卜素代谢调控的基因挖掘
发布时间：2021-07-14 16:12
类胡萝卜素,作为维生素A的前体物质,对人类健康具有重要作用。柑橘,作为产量世界第一的水果,含有丰富的类胡萝卜素。类胡萝卜素的含量和组成决定了柑橘果实的外观品质,营养价值和经济效益。因此,柑橘类胡萝卜素的研究具有重要意义。本研究基于柑橘类胡萝卜素代谢的研究进展及对色泽相关的组学数据的分析筛选,结合定量表达、序列分析和转基因实验,对调控柑橘果实类胡萝卜素代谢的基因进行了挖掘和验证。主要研究结果如下:1.分析了多个组学数据,筛选到了与类胡萝卜素调控相关的候选基因Cgb HLH28和Cg PK1（Protein Kinase）。通过对低温处理血橙转录组、套袋处理紫皮柚转录组以及已发表的番茄超表达OR（ORANGE Protein）转录组的分析,筛选到了与类胡萝卜素调控相关的候选基因Cgb HLH28。通过对琯溪蜜柚及其色泽突变体全基因组重测序比较分析,筛选到了与类胡萝卜素调控相关的候选基因Cg PK1。2.验证了候选基因Cgb HLH28和Cg PK1的表达量,证实了候选基因表达量与植物中类胡萝卜素含量呈正相关。通过对候选基因Cgb HLH28和Cg PK1在琯溪蜜柚及其色泽突变体和多色泽愈伤...
【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】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物类胡萝卜素代谢结构通路图（Sunetal2018）
柑橘类胡萝卜素代谢调控的基因挖掘92材料与方法2.1实验材料2.1.1植物材料本研究所用琯溪蜜柚（白色果肉）及其色泽突变体红肉蜜柚（红色果肉）和黄金蜜柚（黄色果肉）花后90，120和150天果实，均采自福建省漳州市平和县小溪镇，所用华农红心柚果实采自华中农业大学柑橘标本园（图2）。本研究所用愈伤组织为柑橘RM33系愈伤和苹果野生型愈伤，苹果超表达crtB愈伤，苹果超表达crtB+MYB1愈伤，均由实验室平台自行继代保存。转基因所用哥伦比亚型拟南芥（Arabidopsisthaliana），为本实验室保存。图2琯溪蜜柚和华农红心柚转色期表型WF，白肉琯溪蜜柚；YF，黄肉琯溪蜜柚；RF，红肉琯溪蜜柚；HXY，华农红心柚；标尺，1cmFig.2Phenotypesof‘Guanximiyou’and‘Huanonghongxin’pummeloinbreakerstageWF,‘Guanximiyou’Pummelowithwhiteflesh;YF,‘Guanximiyou’Pummelowithyellowflesh;RF,‘Guanximiyou’Pummelowithredflesh;HXY,‘Huanonghongxin’Pummelo;Scale,1cm2.1.2菌株与质粒本研究所用大肠杆菌（Escherichiacoli）菌株Trans5α，采购于TransGen公司；农杆菌（Agrobacteriumtumefaciens）菌株GV3101和DHA105，采购于唯地生物公司；植物超表达载体为Gateway系列终载体pH7WG2D和pK7WG2D；克隆载体pEASY-blunt和pTOPO-blunt购自于TransGen公司。
华中农业大学2020届硕士研究生学位论文20蜜柚和黄肉琯溪蜜柚的全基因组重测序比较分析发现，DNA序列上有一个位点在红肉琯溪蜜柚与白肉琯溪蜜柚之间存在一个高置信度的SNP变异，在红肉琯溪蜜柚中该位点为CC纯合，而在白肉琯溪蜜柚和红肉琯溪蜜柚中该位点为CT杂合（图3），并且本实验室研究人员利用该位点成功开发了区分琯溪蜜柚白肉和红肉的分子标记（罗鑫2019）。因此，本研究推测该SNP可能与琯溪蜜柚色泽变异有关，对包含该SNP位点的基因调取出来进行序列比对，发现其为玉米凝集素受体蛋白ZmPK1在柚中的同源基因CgPK1。而此前有研究报导，烟草中凝集素受体蛋白NtFERL可以影响类胡萝卜素的积累，说明凝集素受体蛋白也具有调控类胡萝卜素的可能性。为了进一步深化该SNP位点的应用价值，验证基因CgPK1的功能，本研究将其作为调控柑橘类胡萝卜素的候选基因进行后续的实验验证。图3琯溪蜜柚全基因组重测序鉴定SNP位点（罗鑫2019）WF，白肉琯溪蜜柚；YF，黄肉琯溪蜜柚；RF，红肉琯溪蜜柚Fig.3Whole-genomeresequencingof‘Guanximiyou’PummeloidentifiedtheSNPloci（Luo2019）WF,‘Guanximiyou’pummelowithwhiteflesh;YF,‘Guanximiyou’pummelowithyellowflesh;RF,‘Guanximiyou’pummelowithredflesh;DAF,dayafterflower
【参考文献】：
期刊论文
[1]bHLH transcription factor SmbH LH92 negatively regulates biosynthesis of phenolic acids and tanshinones in Salvia miltiorrhiza[J]. Jian-hong Zhang,Hai-zhou Lv,Wan-jing Liu,Ai-jia Ji,Xin Zhang,Jing-yuan Song,Hong-mei Luo,Shi-lin Chen. Chinese Herbal Medicines. 2020(03)
[2]类受体蛋白激酶NtFERL对烟草质体色素含量的影响[J]. 徐国云,翟妞,刘萍萍,张慧,陈千思,郑庆霞,金立锋,陈霞,曹培健,周会娜. 烟草科技. 2019(01)
[3]植物蛋白激酶研究进展[J]. 张春宝,赵丽梅,赵洪锟,董英山. 生物技术通报. 2011(10)
博士论文
[1]柑橘番茄红素β-环化酶基因功能分析及其转录调控研究[D]. 卢素文.华中农业大学 2017
[2]利用柑橘愈伤组织研究植物类胡萝卜素积累的调控机理[D]. 高慧君.华中农业大学 2013
[3]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
[4]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
[5]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]琯溪蜜柚色泽突变体类胡萝卜素代谢特征分析[D]. 张亚卿.华中农业大学 2013
本文编号：3284472
【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】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物类胡萝卜素代谢结构通路图（Sunetal2018）
柑橘类胡萝卜素代谢调控的基因挖掘92材料与方法2.1实验材料2.1.1植物材料本研究所用琯溪蜜柚（白色果肉）及其色泽突变体红肉蜜柚（红色果肉）和黄金蜜柚（黄色果肉）花后90，120和150天果实，均采自福建省漳州市平和县小溪镇，所用华农红心柚果实采自华中农业大学柑橘标本园（图2）。本研究所用愈伤组织为柑橘RM33系愈伤和苹果野生型愈伤，苹果超表达crtB愈伤，苹果超表达crtB+MYB1愈伤，均由实验室平台自行继代保存。转基因所用哥伦比亚型拟南芥（Arabidopsisthaliana），为本实验室保存。图2琯溪蜜柚和华农红心柚转色期表型WF，白肉琯溪蜜柚；YF，黄肉琯溪蜜柚；RF，红肉琯溪蜜柚；HXY，华农红心柚；标尺，1cmFig.2Phenotypesof‘Guanximiyou’and‘Huanonghongxin’pummeloinbreakerstageWF,‘Guanximiyou’Pummelowithwhiteflesh;YF,‘Guanximiyou’Pummelowithyellowflesh;RF,‘Guanximiyou’Pummelowithredflesh;HXY,‘Huanonghongxin’Pummelo;Scale,1cm2.1.2菌株与质粒本研究所用大肠杆菌（Escherichiacoli）菌株Trans5α，采购于TransGen公司；农杆菌（Agrobacteriumtumefaciens）菌株GV3101和DHA105，采购于唯地生物公司；植物超表达载体为Gateway系列终载体pH7WG2D和pK7WG2D；克隆载体pEASY-blunt和pTOPO-blunt购自于TransGen公司。
华中农业大学2020届硕士研究生学位论文20蜜柚和黄肉琯溪蜜柚的全基因组重测序比较分析发现，DNA序列上有一个位点在红肉琯溪蜜柚与白肉琯溪蜜柚之间存在一个高置信度的SNP变异，在红肉琯溪蜜柚中该位点为CC纯合，而在白肉琯溪蜜柚和红肉琯溪蜜柚中该位点为CT杂合（图3），并且本实验室研究人员利用该位点成功开发了区分琯溪蜜柚白肉和红肉的分子标记（罗鑫2019）。因此，本研究推测该SNP可能与琯溪蜜柚色泽变异有关，对包含该SNP位点的基因调取出来进行序列比对，发现其为玉米凝集素受体蛋白ZmPK1在柚中的同源基因CgPK1。而此前有研究报导，烟草中凝集素受体蛋白NtFERL可以影响类胡萝卜素的积累，说明凝集素受体蛋白也具有调控类胡萝卜素的可能性。为了进一步深化该SNP位点的应用价值，验证基因CgPK1的功能，本研究将其作为调控柑橘类胡萝卜素的候选基因进行后续的实验验证。图3琯溪蜜柚全基因组重测序鉴定SNP位点（罗鑫2019）WF，白肉琯溪蜜柚；YF，黄肉琯溪蜜柚；RF，红肉琯溪蜜柚Fig.3Whole-genomeresequencingof‘Guanximiyou’PummeloidentifiedtheSNPloci（Luo2019）WF,‘Guanximiyou’pummelowithwhiteflesh;YF,‘Guanximiyou’pummelowithyellowflesh;RF,‘Guanximiyou’pummelowithredflesh;DAF,dayafterflower
【参考文献】：
期刊论文
[1]bHLH transcription factor SmbH LH92 negatively regulates biosynthesis of phenolic acids and tanshinones in Salvia miltiorrhiza[J]. Jian-hong Zhang,Hai-zhou Lv,Wan-jing Liu,Ai-jia Ji,Xin Zhang,Jing-yuan Song,Hong-mei Luo,Shi-lin Chen. Chinese Herbal Medicines. 2020(03)
[2]类受体蛋白激酶NtFERL对烟草质体色素含量的影响[J]. 徐国云,翟妞,刘萍萍,张慧,陈千思,郑庆霞,金立锋,陈霞,曹培健,周会娜. 烟草科技. 2019(01)
[3]植物蛋白激酶研究进展[J]. 张春宝,赵丽梅,赵洪锟,董英山. 生物技术通报. 2011(10)
博士论文
[1]柑橘番茄红素β-环化酶基因功能分析及其转录调控研究[D]. 卢素文.华中农业大学 2017
[2]利用柑橘愈伤组织研究植物类胡萝卜素积累的调控机理[D]. 高慧君.华中农业大学 2013
[3]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
[4]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
[5]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]琯溪蜜柚色泽突变体类胡萝卜素代谢特征分析[D]. 张亚卿.华中农业大学 2013
本文编号：3284472
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