β-葡萄糖苷酶基因在调控果实成熟及内源ABA水平中的作用分析

发布时间：2017-05-30 21:15

  本文关键词：β-葡萄糖苷酶基因在调控果实成熟及内源ABA水平中的作用分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：植物体内小分子物质的存在形式多种多样,其中较普遍且重要的一种形式就是糖基化。而β-葡萄糖苷酶能够催化水解这一类糖基化物质,它在植物中广泛存在,且功能多样。目前已有关于β-葡萄糖苷酶在拟南芥中活化植物激素ABA的报道,但是关于其在果实成熟中的作用及对ABA代谢的影响的研究仍不多,本研究即是以呼吸非跃变型果实草莓、西瓜和呼吸跃变型果实番茄为试验材料,对β-葡萄糖苷酶基因在果实成熟及ABA代谢中的作用进行了初步分析。 试验结果表明,在呼吸非跃变型果实草莓成熟过程中,FaBG3基因表达水平很高且随着果实的发育成熟被快速上调。抑制FaBG3基因的表达会使草莓果实不能正常成熟。结合FaBG3基因抑制果实相关的干旱处理及灰霉菌侵染试验结果,推测FaBG3在草莓果实发育成熟及应答生物、非生物胁迫过程中发挥着一定的作用。本研究在另一种呼吸非跃变型果实西瓜中克隆得到了3个ClBGs,其在西瓜果实发育过程中有着不同的表达模式,且其中只有ClBG2的表达受干旱胁迫的诱导。为进行BG基因在跃变型果实成熟过程中的作用分析,首次对在番茄中找到的20个GH家族1BG基因进行了较全面的分析。实时定量PCR结果表明在番茄果实果肉成熟过程中SlBGl基因的表达水平分别在破色期和转色期急剧增加,而抑制SlBG1基因的表达后番茄果实不能正常成熟,且对乙烯、IAA及类胡萝卜素代谢相关基因产生了一定的影响。原位杂交结果表明在花发育过程中SlBGl基因主要在胚珠和花柱中表达。这些结果说明了SlBG1在番茄果实成熟过程中发挥着一定的作用。 植物激素ABA是在种子萌发、果实成熟及应答生物、非生物胁迫等过程中发挥重要作用的植物激素。先前在拟南芥中已经有了ABA糖结合途径的相关报道,本研究以番茄为材料初步确定了番茄果实中能够水解ABA糖结合物ABA-GE并释放出游离ABA的β-葡萄糖苷酶SlBG2。试验结果表明在番茄果实发育过程中,果肉中SlBG2的表达水平没有明显的变化,而种子中的SlBG2表达量不断增加,原位杂交分析SlBG2在花发育过程中的表达模式可知其主要在胚珠和花柱中表达。SlBG2基因受ABA激素处理及干旱胁迫的诱导,干旱处理后,果皮中SlBG2表达水平显著上升,而种子中SlBG2则没有显著的变化。结合ABA其他代谢途径相关基因对干旱胁迫的应答模式,可知果皮中SlBG2基因对干旱胁迫较敏感,而在种子中可能主要是ABA的主要代谢途径来应答干旱胁迫。 综上所述可知β-葡萄糖苷酶基因在果实发育成熟过程中发挥着重要的作用,其催化ABA-GE水解这一作用也参与其中,为ABA调控果实成熟提供了新的证据。
【关键词】：脱落酸 β-葡萄糖苷酶 草莓 番茄 果实成熟
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q943.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 缩略词表9-10
• 插图和附表清单10-12
• 第一章 文献综述12-24
• 1.1 果实的发育与成熟12-13
• 1.2 植物中小分子物质的糖基化13-15
• 1.2.1 植物激素的糖基化13-14
• 1.2.2 次级代谢物的糖基化14-15
• 1.3 植物中的β-葡萄糖苷酶15-18
• 1.3.1 植物中的GH家族1β-葡萄糖苷酶15-17
• 1.3.2 GH家族1β-葡萄糖苷酶的作用分析17-18
• 1.4 植物激素ABA的代谢及其作用分析18-23
• 1.4.1 ABA的从头生物合成18-20
• 1.4.2 ABA的羟基化途径代谢20-21
• 1.4.3 β-葡萄糖苷酶催化ABA糖结合物水解21-23
• 1.5 本研究的目的和意义23-24
• 第二章 β-葡萄糖苷酶基因在呼吸非跃变型果实中的作用分析24-48
• 2.1 前言24-25
• 2.2 试验材料与方法25-34
• 2.2.1 植物材料25
• 2.2.2 生物信息学分析及系统进化树构建25
• 2.2.3 生理指标的测定25-27
• 2.2.4 病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)27-30
• 2.2.5 试验材料的生物及非生物胁迫处理30
• 2.2.6 热硼酸法提取总RNA30-32
• 2.2.7 西瓜中ClNCED,ClCYP707A和ClBGs基因克隆32-33
• 2.2.8 实时定量PCR33-34
• 2.3 试验结果与分析34-46
• 2.3.1 草莓FaBGs进化树分析34-36
• 2.3.2 草莓果实中β-葡萄糖苷酶基因表达特性分析36-37
• 2.3.3 FaBG3基因的沉默对草莓果实成熟的影响37-38
• 2.3.4 FaBG3基因沉默果实对干旱胁迫的应答38-40
• 2.3.5 FaBG3基因沉默果实对灰霉菌的抗性40-41
• 2.3.6 西瓜果实的发育与成熟41-42
• 2.3.7 西瓜果实发育过程中ABA含量及β-葡萄糖苷酶活性的变化42-43
• 2.3.8 ClNCED4、ClCYP707A1和ClBGs基因在西瓜果实发育过程中的表达特点43-45
• 2.3.9 ClBGs、ClNCED4和ClCYP707A1对干旱胁迫的响应45-46
• 2.4 讨论46-48
• 第三章 β-葡萄糖苷酶基因在跃变型番茄果实成熟过程中的作用分析48-69
• 3.1 前言48
• 3.2 试验材料及方法48-55
• 3.2.1 试验材料48-49
• 3.2.2 果实激素及胁迫处理49
• 3.2.3 SlBGs的生物信息学分析49-50
• 3.2.4 实时定量分析50-51
• 3.2.5 原核表达及蛋白纯化51-54
• 3.2.6 原位杂交54-55
• 3.2.7 酶学特性分析55
• 3.3 试验结果与分析55-67
• 3.3.1 番茄中β-葡萄糖苷酶基因初步分析55-57
• 3.3.2 SlBG1基因在番茄果实发育成熟过程中的表达分析57-59
• 3.3.3 SlBG1基因对胁迫的应答59-60
• 3.3.4 原位杂交分析SlBGl基因在花发育过程中的表达分布60-61
• 3.3.5 SlBG1基因沉默对番茄果实成熟的影响61-62
• 3.3.6 抑制SlBG1基因的表达改变了乙烯,IAA及类胡萝卜素代谢基因的表达62-63
• 3.3.7 SlBG1蛋白的酶学相关特性63-67
• 3.4 讨论67-69
• 第四章 番茄β-葡萄糖苷酶SlBG2能够催化ABA-GE释放ABA69-80
• 4.1 前言69
• 4.2 试验材料与方法69-71
• 4.2.1 试验材料69-70
• 4.2.2 果实激素及胁迫处理70
• 4.2.3 实时定量PCR70-71
• 4.3 试验结果与分析71-78
• 4.3.1 SlBG2基因在番茄果实发育过程中的表达特点71
• 4.3.2 原位杂交分析SlBG2基因在花发育过程中的表达分布71-72
• 4.3.3 SlBG2基因对胁迫处理及激素处理的应答72-74
• 4.3.4 干旱处理后ABA代谢途径相关基因的表达情况分析74-75
• 4.3.5 SlBG2蛋白酶学性质75-76
• 4.3.6 SlBG2在体外能够水解ABA-GE释放游离ABA76-78
• 4.4 讨论78-80
• 第五章 结论80-81
• 参考文献81-87
• 致谢87-88
• 作者简历88

【共引文献】

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本文编号：407917