GPAT基因组学研究及GPAT19在植物防卫中的作用

发布时间：2020-07-27 17:56

【摘要】：甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT)是催化三酰甘油合成和酰基脂质代谢的关键酶,与植物体内脂质的合成和代谢密切相关。在拟南芥中,AtGPATs在萼片、花瓣、果实角质层合成中起着重要作用,并且与胼胝质和花粉发育有关。油菜作为重要的油料作物,BnGPATs的功能却鲜有研究。本文首次对甘蓝型油菜GPATs家族进行了全方位基因组学研究,并利用RNA干扰技术对AtGPAT6的同源基因BnGPAT19的功能进行了初步研究。主要研究结果如下:1.甘蓝型油菜基因组中,共有32个BnGPAT基因,且这32个BnGPAT基因分别定位于叶绿体、内质网、细胞质、质膜和高尔基体上。2.通过对甘蓝型油菜中AtGPAT6同源基因的时空表达分析,发现BnGPAT19主要在植株叶片中表达,主要表达时期为授粉2周。且抗型植株中BnGPAT19表达量高于易感型植株。3.对转pCaMGPAT19-RNAi载体的转基因植株进行qRT-PCR分析发现,与野生型植株相比,RNAi转基因植株中BnGPAT19基因的表达量均有不同程度降低,抑制范围在25.37%-85.55%。4.在植株生长的全生育期内,相比于野生型植株,RNAi转基因植株明显处于劣势,具体体现在:种子萌发晚且萌发率低、生长发育延迟、叶片虫害严重、花器官发育受阻、结实率低、种子皱缩、千粒重降低,种皮颜色加深、花粉粒畸形。5.通过对野生型植株和RNAi转基因植株离体叶片渗透性实验及抗核盘菌实验研究发现:降低BnGPAT19基因在油菜转基因植株中的表达水平,会导致转基因植株叶片渗透性增加、对菌核病防卫能力降低。且在RNAi转基因植株中,与角质合成以及菌核病防卫相关的CER1、MAH1、PTP1基因的表达量也都降低了。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q943.2;S565.4
【图文】：

6酰基载体蛋白底物的偏好性，而内质网及线粒体 辅酶-A 作为底物[107]。迄今为止，关于油菜 BnGPAT酰基转移酶对植物细胞脂质的影响过对油菜 BnGPAT4 基因研究发现：BnGPAT4 的缺失生改变，同时叶片上膜脂含量也会显著减少，间接表膜脂合成的过程中起着非常重要的作用。研究发会造成叶片膜脂含量的减少以及形态的改变，使膜的耐受能力下降[109]。Serrano[110]等研究发现植物表皮物胁迫，为此我们分析了甘蓝型油菜易感型品系和号：SRP053361）24h，48h 和 96h 后的转录组数据[病后 BnGPATs 在易感型和抗病型油菜中的表达病型油菜植株中的表达更高。

甘油-3-磷酸酰基转移酶在植物生长发育中的作用报道，质体 GPAT 在植物的生长和发育中起着极其重要的作用。如拟南AT 的缺失会明显抑制植物的生长发育，导致其角果变短及种子发育受损[112]。发现植物 GPAT 基因在蜡质合成及植物生长发育中均具有一定的作用，但其和作用机制尚不清楚。为了确定甘蓝型油菜 GPAT 基因在植物生长发育中的模式，我们从基因组数据库和序列读取档案数据库（SRA 登录号 SRP06936了甘蓝型油菜两个组织（叶和根）和四个种子发育阶段（授粉后 2,4,6 和 8 周A-seq 数据，绘制了 BnGPATs 基因表达水平热图（如图 1.2）。从图 1.2 中可同成员在不同组织中的表达水平不同，如 BnGPAT13/15/19/21/31 等成员在叶达，BnGPAT18/20/22/24 等成员则在根中高度表达。其次在种子发育的 4 个nGPAT13/19/21/24 的表达在 2WAP 时最高，BnGPAT8/9/31 在 4WAP 丰富最高AT16/20/22 在 6 WAP 高表达，而 BnGPAT6/7/10 则在 8 WAP 时有最高的表达

2 本实验的研究内容通过对甘蓝型油菜高/低油含量这一近等基因系材料（YC13-554、YC13-559）发育中期的转录组测序发现，BnGPAT19基因在高油/低油材料中的表达量具有差异，如图1.3所示（BnGPAT21/22是BnGPAT19的同源基因）。为此我们进行了工作：（1）对甘蓝型油菜的BnGPATs基因的全基因组进行了分析和鉴定，这一工作是PATs家族的第一次全面鉴定及时空表达分析。（2）对BnGPAT19的功能进行初步研究：选取了BnGPAT19为靶标基因，构建了T19-RNAi载体，以甘蓝型油菜7B品系为受体材料，借助超声波，通过花粉介导因转化法将载体上GPAT19双链RNA导入到油菜植株中，对转基因后代植株进行鉴定，确定转化体。通过对RNAi转基因植株进行qRT-PCR实验，分析BnGPAT19在野生型和转基因植株中的相对表达量，确定不同转基因植株中BnGPAT19基因扰的程度。观察对比RNAi转基因植株与野生型植株在生长发育及植物防卫中的。

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本文编号：2772170