东方百合低温诱导春化的分子调控机制

发布时间：2017-03-27 19:21

  本文关键词：东方百合低温诱导春化的分子调控机制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：休眠是百合鳞茎的一个自然特性,当百合低温春化解除休眠后,便可以正常生长发育并开花。本研究利用我国切花主栽东方百合品种‘索邦’(Lilium oriental hybrid'Sorbonne')为试验试材,从形态生理学、转录组学、和蛋白质组学三个层面入手,利用Illumina/Solexa Hiseq 2000技术平台和蛋白质2D质谱技术研究东方百合‘索邦’春化过程中的生理变化和分子变化,通过一系列的形态生理分子实验,初步分析低温诱导百合成花转变的分子机理,为百合的花期改良和成花转变调控提供一定的参考。获得主要研究结果如下：1在40C低温下贮藏49d,东方百合‘索邦’鳞茎的茎尖分生组织与其顶端的距离便小于lcm,在低温贮藏过程中,百合内、外层鳞片的可溶性糖含量逐渐升高,直至最大值后便逐渐降低,此时种球己打破休眠。由此,可以把东方百合‘索邦’内层鳞片中的可溶性糖含量变化作为监测百合低温春化完成的标志。2本研究运用RNA-Seq技术发现在东方百合‘索邦’低温诱导春化阶段,MADS-box家族基因表达量发生显著变化,多个植物激素相关基因在春化处理过程中表达差异,另外在东方百合‘索邦’低温春化过程中,组蛋白修饰相关的基因表达也发生明显变化,由此表明MADS-box家族基因,物激素相关基因和DNA甲基化以及组蛋白修饰相关基因均有参与百合低温诱导春化的过程。3本研究通过蛋白质质谱技术发现在东方百合‘索邦’春化过程中,与蛋白质、氨基酸代谢相关的蛋白占所有差异蛋白点的35%,与淀粉和糖代谢相关的蛋白占所有差异蛋白点的22%,与激素信号相关的蛋白占所有差异蛋白点的18%,与转导信号相关的蛋白占6%,与转运相关的蛋白占4%。这些差异表达的蛋白在糖类物质合成代谢、氧化衰老、氨基酸代谢、乙烯信号及传递和细胞形态建成方面起着至关重要的功能。并且差异表达的不同蛋白相互作用,共同参与植物体内复杂的生理生化过程,从而诱导百合在在低温诱导下顺利通过春化,进而现蕾开花。4本研究运用RACE技术成功克隆了东方百合‘索邦’春化过程中的两个基因LoVRN1和LoSVP,并通过拟南芥转基因技术发现,LoSVP可以延迟拟南芥开花的时间,而相反,LoVRNl基因可以促进拟南芥提前开花。并且,LoVRNl 基因在拟南芥花型的改变上还有一定的作用。
【关键词】：东方百合 低温春化 成花转变 RNA-Seq 蛋白质组学
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S682.29
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 缩略词表9-13
• 1 引言13-35
• 1.1 高等植物成花调控途径的研究机理13-17
• 1.2 高等植物春化作用的研究机理17-27
• 1.2.1 低温诱导春化过程中的形态学变化18-19
• 1.2.2 低温诱导春化的生理生化变化19-20
• 1.2.3 低温诱导春化的遗传学机制20-27
• 1.3 百合鳞茎春化作用的研究进展27-28
• 1.3.1 百合鳞茎春化过程的形态变化27-28
• 1.3.2 百合种球低温春化过程的生理变化28
• 1.4 RNA-Seq技术在植物成花研究中的应用28-31
• 1.4.1 RNA-Seq技术的概念及发展28-31
• 1.4.2 RNA-seq技术的应用31
• 1.5 蛋白质组学在植物成花研究中的应用31-32
• 1.5.1 基因蛋白质组学的概念及相关背景31
• 1.5.2 蛋白质组学的策略及应用31-32
• 1.6 研究百合春化分子机理对百合花期改良的重要意义32-33
• 1.7 研究目的及研究意义33
• 1.8 研究技术路线33-35
• 2 东方百合低温诱导春化的生物学效应35-47
• 2.1 材料与方法35-38
• 2.1.1 试验材料35-36
• 2.1.2 试验方法36-38
• 2.2 结果与分析38-45
• 2.2.1 形态变化及分析38-40
• 2.2.2 碳水化合物的变化及分析形态变化及分析40-42
• 2.2.3 内源激素的变化及分析42-45
• 2.3 讨论45-47
• 2.3.1 低温解除百合休眠的形态指标45
• 2.3.2 生理生化变化与低温解除休眠的关系45-47
• 3 百合春化转录组测序及差异基因的表达模式分析47-72
• 3.1 材料与方法47-50
• 3.1.1 试验材料47
• 3.1.2 试验方法47-50
• 3.2 结果与分析50-65
• 3.2.1 模板RNA的质量检测与分析50-51
• 3.2.2 cDNA文库的质量检验51
• 3.2.3 转录组序列分析51-57
• 3.2.4 差异基因的表达模式分析57-65
• 3.3 讨论65-72
• 3.3.1 百合响应低温春化诱导成花的调控途径65-67
• 3.3.2 低温春化诱导百合成花转变过程中的物质能量代谢67-68
• 3.3.3 低温春化诱导百合成花转变过程中的信号转导68
• 3.3.4 低温春化诱导百合成花转变过程中的转录因子68-69
• 3.3.5 低温春化诱导百合成花转变过程中的其他相关基因69-70
• 3.3.6 低温春化诱导百合成花转变的候选基因分析70-72
• 4 基于蛋白质组学技术分析百合低温春化过程中的差异蛋白72-91
• 4.1 材料与方法72
• 4.1.1 试验材料72
• 4.1.2 试验方法72
• 4.2 结果与分析72-87
• 4.2.1 蛋白质含量的标曲及定量分析72-73
• 4.2.2 不同春化时期对百合茎尖蛋白质的影响73-77
• 4.2.3 春化过程中表达差异的蛋白质的质谱分析77-86
• 4.2.4 百合低温春化过程中表达差异蛋白质的功能分析86-87
• 4.3 讨论87-91
• 4.3.1 不同春化时期百合茎尖差异表达蛋白质的质谱鉴定分析87-88
• 4.3.2 不同春化处理时期百合茎尖差异表达蛋白质的功能分析88-91
• 5 百合响应低温诱导春化相关基因的克隆与功能验证91-107
• 5.1 材料与方法91-94
• 5.1.1 试验材料91
• 5.1.2 试验方法91-94
• 5.2 结果与分析94-105
• 5.2.1 LoVRN1基因的克隆94-99
• 5.2.2 LoSVP基因的克隆99-105
• 5.3 讨论105-107
• 5.3.1 LoVRN1基因的功能分析105-106
• 5.3.2 LoSVP基因的功能分析106
• 5.3.3 LoVRN1和LoSVP基因应用于百合基因工程的潜力106-107
• 6 结论和展望107-110
• 6.1 结论107-108
• 6.2 本研究创新点108
• 6.3 展望108-110
• 参考文献110-122
• 个人简介122-123
• 导师简介123-124
• 获得成果目录124-125
• 致谢12

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