烟草“8306”NtCPS2基因敲除及叶面化学成分改良
发布时间：2021-06-22 17:30
8306是重要的高香气烤烟育种材料,因其腺毛分泌物中含有赖百当化合物而使其杂交后代具有晾晒烟香气特征。为此,本研究利用CRISPR/Cas9技术,对8306中赖百当生物合成途径的关键酶基因NtCPS2进行敲除,获得了gRNA区发生单碱基插入突变导致翻译提前终止的纯合突变体8306-1。与8306相比,该突变株系生长发育正常,腺毛类型和腺毛密度无显著变化;利用GC-MS技术对叶面化学成分进行检测,在8306-1中并未发现8306中所含有的顺冷杉醇和赖百当二醇等赖百当类化合物,而腺毛分泌物的其他主要成分,如西柏三烯一醇、西柏三烯二醇及蔗糖酯的含量与对照相比并无明显变化;RT-PCR检测分析显示,8306-1与8306中MEP途径及二萜生物合成途径的关键基因,如NtDXS、NtDXR、NtCMS、NtGPPS、NtGGPPS、NtCYC、NtCYP71D16等在转录水平上的表达均无明显差异。该研究结果表明,NtCPS2基因敲除能有效降低烟草赖百当类二萜化合物的含量,而对叶面其他化学成分及类萜途径基因表达无明显影响。因此,NtCPS2基因是进行烟草叶面化学成分定向改良的理想靶点,对烤烟高香气育...
【文章来源】：中国烟草学报. 2020,26(06)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
烟草二萜合成途径
对叶龄为60天的中部叶片进行叶面化学成分萃取和GC/MS检测分析,结果如图5所示。从质谱图可以看出,NtCPS2基因突变对叶面化学组成成分产生了明显影响:8306的主要叶面化学成分为α,β-西柏三烯一醇、α,β-西柏三烯二醇、顺冷杉醇、赖百当二醇和蔗糖酯,而8306-1主要化学成分为α,β-西柏三烯一醇、α,β-西柏三烯二醇和糖酯,保留时间为42.89 min 的顺冷杉醇峰和保留时间为54.23 min的赖百当二醇峰明显缺失,说明其不含赖百当类二萜。从含量上看,8306-1和8306相比,西柏烷类二萜、蔗糖酯及叶面化学成分总含量均没有显著差异,而赖白当类二萜则呈极显著差异,可见,NtCPS2基因突变可以有效抑制赖百当类二萜的生物合成,对其它叶面化学成分无明显影响。2.5 NtCPS2基因突变对烟草二萜代谢相关基因表达的影响
3 结论与讨论烟草二萜化合物在烟草长柄腺毛中特异合成并向叶表面分泌,构成了烟草叶面化学的主要成分。目前已知的烟草二萜化合物主要包括西柏烷和赖百当两大类,二者在不同类型烟草间的分布不同[15],是其烟叶香气风格特征形成的原因之一。烤烟中二萜化合物以西柏烷类为主,大多数主栽品种中不含赖百当化合物,但在豫烟11中检测到了顺冷杉醇和赖百当二醇的存在,推测这是导致该品种具有“特香型风味”的主要原因[7]。由于豫烟11是由8306和K326杂交而成,而K326本身不含有赖百当二萜,因此对8306叶面化学的改良是恢复豫烟11典型烤烟风格的关键。同时,作为重要的高香气育种材料,8306叶面化学成分的定向改良对高香气烤烟育种也具有重要意义。
【参考文献】：
期刊论文
[1]NtCycB2基因表达对烟草腺毛发生的影响[J]. 孟盈,闫筱筱,王召军,张洪映,杨欣玲,杨永锋,崔红. 中国烟草学报. 2019(02)
[2]典型烤烟品种腺毛形态及分泌特性比较分析[J]. 李艳华,张洪映,魏跃伟,崔红. 中国烟草学报. 2017(02)
[3]不同品种(系)烤烟西柏三烯二醇代谢差异研究[J]. 王冬,孙九哲,彭玉富,张小全,李丽华,宋洋洋,杨铁钊. 中国烟草学报. 2014(06)
[4]中间香型烤烟叶面腺毛形态及分泌特性研究[J]. 王霄龙,杨永霞,张松涛,冯琦,王晶,武东玲,崔红. 中国烟草学报. 2013(03)
[5]烤烟叶面分泌物的初步研究[J]. 韩锦峰,王广山,远彤,刘卫群,王彦亭,张秀英. 中国烟草. 1995(02)
硕士论文
[1]豫烟11号高香气特性分析与彰显技术研究[D]. 张景华.河南农业大学 2016
本文编号：3243247
【文章来源】：中国烟草学报. 2020,26(06)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
烟草二萜合成途径
对叶龄为60天的中部叶片进行叶面化学成分萃取和GC/MS检测分析,结果如图5所示。从质谱图可以看出,NtCPS2基因突变对叶面化学组成成分产生了明显影响:8306的主要叶面化学成分为α,β-西柏三烯一醇、α,β-西柏三烯二醇、顺冷杉醇、赖百当二醇和蔗糖酯,而8306-1主要化学成分为α,β-西柏三烯一醇、α,β-西柏三烯二醇和糖酯,保留时间为42.89 min 的顺冷杉醇峰和保留时间为54.23 min的赖百当二醇峰明显缺失,说明其不含赖百当类二萜。从含量上看,8306-1和8306相比,西柏烷类二萜、蔗糖酯及叶面化学成分总含量均没有显著差异,而赖白当类二萜则呈极显著差异,可见,NtCPS2基因突变可以有效抑制赖百当类二萜的生物合成,对其它叶面化学成分无明显影响。2.5 NtCPS2基因突变对烟草二萜代谢相关基因表达的影响
3 结论与讨论烟草二萜化合物在烟草长柄腺毛中特异合成并向叶表面分泌,构成了烟草叶面化学的主要成分。目前已知的烟草二萜化合物主要包括西柏烷和赖百当两大类,二者在不同类型烟草间的分布不同[15],是其烟叶香气风格特征形成的原因之一。烤烟中二萜化合物以西柏烷类为主,大多数主栽品种中不含赖百当化合物,但在豫烟11中检测到了顺冷杉醇和赖百当二醇的存在,推测这是导致该品种具有“特香型风味”的主要原因[7]。由于豫烟11是由8306和K326杂交而成,而K326本身不含有赖百当二萜,因此对8306叶面化学的改良是恢复豫烟11典型烤烟风格的关键。同时,作为重要的高香气育种材料,8306叶面化学成分的定向改良对高香气烤烟育种也具有重要意义。
【参考文献】：
期刊论文
[1]NtCycB2基因表达对烟草腺毛发生的影响[J]. 孟盈,闫筱筱,王召军,张洪映,杨欣玲,杨永锋,崔红. 中国烟草学报. 2019(02)
[2]典型烤烟品种腺毛形态及分泌特性比较分析[J]. 李艳华,张洪映,魏跃伟,崔红. 中国烟草学报. 2017(02)
[3]不同品种(系)烤烟西柏三烯二醇代谢差异研究[J]. 王冬,孙九哲,彭玉富,张小全,李丽华,宋洋洋,杨铁钊. 中国烟草学报. 2014(06)
[4]中间香型烤烟叶面腺毛形态及分泌特性研究[J]. 王霄龙,杨永霞,张松涛,冯琦,王晶,武东玲,崔红. 中国烟草学报. 2013(03)
[5]烤烟叶面分泌物的初步研究[J]. 韩锦峰,王广山,远彤,刘卫群,王彦亭,张秀英. 中国烟草. 1995(02)
硕士论文
[1]豫烟11号高香气特性分析与彰显技术研究[D]. 张景华.河南农业大学 2016
本文编号：3243247
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3243247.html
