转录因子AtMYB11和AtMYB12在茄科作物上调控多酚类物质合成的研究

发布时间：2017-12-16 00:30

  本文关键词：转录因子AtMYB11和AtMYB12在茄科作物上调控多酚类物质合成的研究

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【摘要】：多酚类物质以其多样的生物学活性成为科学家近年来研究分析的热点,多种多酚类物质对人体健康有益,一方面可作为激活物质,激发人体自身免疫活性；另一方面,可抑制癌细胞在人体内增殖。因此可有效预防多种慢性疾病及癌症,并提高人体自由基清除能力。对植物自身而言,多种多酚类物质具有保护植物体免受生物及非生物逆境的功能,例如虫害、病原微生物、干旱、紫外辐射等。MYB家族转录因子广泛存在于真核生物中,在植物中所占比例最大。作为转录因子,其中一些MYB家族成员可以通过调控靶基因的表达来调控植物体内次生代谢物质的合成。在本研究中,分别对拟南芥转录因子AtMYB11、AtMYB12在部分茄科作物中进行功能分析,主要结果如下：1 AtMYB11在番茄与烟草中调节咖啡酰奎尼酸及黄酮醇的合成将拟南芥转录因子AtMYB11转入番茄并在果实中特异表达,果实成熟期,AtMYB11表达的番茄果实为橙色,与红色野生型果实差异显著。利用HPLC方法分析AtMYB11基因表达的番茄果实中多酚类物质含量的变化,结果发现野生型番茄中多酚类物质的含量有限,而转基因番茄果皮中多酚含量显著提高。多酚含量富集的原因则与AtMYB11调控番茄多酚类物质合成途径中多个相关合成基因的上调表达有关。AtMYB11基因表达的番茄果实抗氧化能力则提高了3倍。AtMYB11通过组成型启动子CaMV35S在烟草中异源表达,3个株系T,代烟草中,主要黄酮醇芦丁含量最高提高了13.2倍、山萘酚芸香糖苷含量最高提高了6.8倍；主要酚酸类物质绿原酸最高上调5.2倍。AtMYB11基因表达的烟草叶片中黄酮醇及绿原酸的高含量富集与AtMYB11调控了这些物质合成途径中多个相关合成基因的上调表达有关。2转AtMYB12基因烟草对多种病原物的抗性评估通过对转AtMYB12基因烟草材料(多酚类物质含量显著提高)进行烟草细菌性病害青枯菌接种,野生型叶片中病症延展至全叶而转AtMYB12基因株系只出现在病原接种的半边叶片；细菌在转AtMYB12基因烟草叶片中的生长速率明显低于野生型,侵染96 h后,野生型烟草叶片中细菌数量为转基因烟草叶片中细菌数量的3.27倍,通过NBT染色发现,转AtMYB12基因烟草叶片在接种细菌后,其超氧化物迅速大量累积。以离体叶片接种的方式对转AtMYB12基因烟草叶片接种烟草赤星病菌及烟草炭疽病菌。转AtMYB12基因烟草表现出明显的抗性表型,病斑直径长度明显低于野生型烟草叶片；转AtMYB12基因烟草叶片接种病原真菌后分生孢子数量明显低于野生型烟草：转AtMYB12基因烟草叶片在侵染一段时间后出现细胞程序性死亡,而野生型烟草中并未出现。3转AtMYB12基因番茄的转录组分析针对转AtMYB12基因番茄中高含多酚类物质这一特点,对野生型Micro-Tom与转AtMYB12基因番茄进行转录组分析：在全部22170个基因中,可注释表达上调2倍以上的显著上调基因数量为1906个；表达下调2倍以上的显著下调基因数量为5077个。在各生物功能类别中大量差异基因主要分布在代谢进程、催化作用以及分子结合功能上。根据转录组分析结果,及已知的咖啡酰奎尼酸合成途径,我们通过在野生型三生烟草中分别超量表达烟草NtHCT及烟草NtCSH这两个基因,进行基因功能鉴定,分析其对烟草中多酚类物质的影响。4培育富含咖啡酰奎尼酸及黄酮醇的无选择标记基因的转基因马铃薯马铃薯作为世界范围内的主要粮食作物,兼具经济及营养,可满足人类对主粮的需求。相比其它粮食作物,马铃薯具有易于种植,块茎方便贮存,及含有多种营养物质等优良特性。本实验中,我们通过化学诱导方法将马铃薯块茎特异性启动子Patatin驱动的转AtMYB12基因马铃薯进行标记基因剔除,获得了三个阳性株系。无标记基因马铃薯块茎中咖啡酰奎尼酸平均上调倍数为3.35倍,黄酮醇含量平均上调4.50倍。这些主要多酚类物质含量的变化与转录因子AtMYB12调控多酚类物质生物合成途径中多个靶基因上调表达相关。高含量的多酚类物质使AtMYB12基因表达的马铃薯块茎抗氧化能力提高了1倍。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q943.2

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本文编号：1294045