GhAGPS1和GhAGPL1对唐菖蒲种球重量和籽球数目的影响

发布时间：2017-12-25 23:20

本文关键词：GhAGPS1和GhAGPL1对唐菖蒲种球重量和籽球数目的影响　出处：《中国农业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：唐菖蒲(Gladiolus hybridus)是世界著名的鲜切花之一,主要通过球茎进行营养繁殖。唐菖蒲当年生的球茎由新球和籽球组成,新球是切花生产的种球,籽球是生产切花种球的繁殖材料,因此,其切花生产取决于新球的品质,而切花种球的生产则取决于籽球的品质和数量。目前,国内唐菖蒲生产由于病虫害、长期无性繁殖和气候条件等多种原因导致种球退化严重,致使优质鲜切花种球完全依赖进口。淀粉是唐菖蒲新球和籽球中重要的贮藏物质,其合成和积累对球茎的膨大发育至关重要。ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase, AGPase)是淀粉合成途径中的限速酶,是决定球茎中淀粉含量的主要因子之一。因此,研究AGPase基因在唐菖蒲新球生长发育过程中的作用,对提高新球的重量、增加籽球的数量、提高唐菖蒲切花的品质至关重要,以期为我国唐菖蒲的切花生产和优质种球的国产化提供理论依据和技术支持。本研究以唐菖蒲品种‘超级玫瑰’('Rose Supreme')为试验材料,采用反转录PCR (Reverse Transcription-PCR, RT-PCR)及RACE(Rapid-amplification of cDNA ends)技术,克隆唐菖蒲APGase的大、小亚基基因(GhAGPS1和GhAGPL1);采用酶切和重组质粒的技术,构建GhAGPS1和GhAGPL1与绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein, GFP)的融合载体,使用基因枪轰击洋葱表皮细胞观察亚细胞定位；利用实时荧光定量PCR分析GhAGPS1和GhAGPL1的时空表达；采用卢格氏碘液染色法、扫描电镜和葸酮硫酸法检测淀粉含量和数目的变化；异源转化拟南芥突变体和瞬时基因沉默(VIGS)技术分析GhAGPS1和GhAGPL1的在拟南芥中及其在唐菖蒲球茎膨大发育过程中的功能。结果表明：(1)GhAGPS1基因全长为1801bp,CDS 1581bp,编码526个氨基酸,推定的分子量为58.008 kD,等电位为7.87;GhAGPLl基因全长为1919bp,CDS 1554bp,编码517个氨基酸,推定的分子量为56.522 kD,等电位为7.47。两个蛋白均含有ATP-binding motif、catalytic motif、Glc-1-phosphate motif和activator site四个保守位点。(2)GhAGPS1和GhAGPL1蛋白分别定位于细胞的质体和细胞质中。(3)qRT-PCR结果表明,GhAGPS1和GhAGPL1在新球和籽球中均有较高的表达,蔗糖和葡萄糖处理使两个基因的表达量有所增加,ABA处理降低了它们的表达量。(4)GhAGPS1和GhAGPL1基因异源转拟南芥突变体恢复了突变体的淀粉合成能力。(5)VIGS诱导的基因沉默的植株中GhAGPS1和GhAGPLl基因的表达水平显著降低(3.47倍和1.14倍),与其对应的是AGPase酶活比对照降低54%和25%、叶片和新球中的淀粉含量也显著下降(69%和51.25%)、新球的鲜重和干重下降、籽球数目显著减少,从4.08个(对照)降至0.42个(TRV-GhAGPS1)和0.58个(TRV-GhAGPL1),表明在唐菖蒲中沉默GhAGPS1和GhAGPL1基因,抑制其表达,使淀粉的合成受阻,导致新球重量和籽球数目的显著降低。综上所述,淀粉合成限速酶基因AGPase在唐菖蒲球茎中表达,影响球茎中的淀粉合成,球茎中降低其表达会使新球的重量减少,籽球的数量降低,推测AGPase基因在唐菖蒲球茎膨大发育过程中起着积极作用。本研究为提高唐菖蒲的良种繁育及商品化生产提供了理论依据。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S682.19

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