油菜素内酯合成基因DWARF在番茄生长发育中的功能

发布时间：2020-08-07 21:14

【摘要】：通过基因技术调控油菜素甾醇(BRs)的合成或信号是一种提高作物产量和品质的很有潜力的手段。然而,BRs促进生长与光合作用之间的关系以及BRs调控光合能力的确切机制目前尚不清楚。本研究中,我们构建了编码调控BRs生物合成的CYP85A1蛋白基因DWARF的番茄过表达转基因植株,并比较了其与BRs合成突变体dim和野生型植株的光合能力。与野生型相比,DWARF的过量表达促进了净光合速率(PN),而dm中BRs的缺乏导致PN被显著抑制,并且伴随着气孔导度的下降。转基因或突变的植株中BRs水平对PN的调节与Rubisco酶的激活状态及其活化酶的活性密切相关,而与加氧酶的总量及转录无关。而且BRs正调控FBPase的激活和表达。DWARF过表达植株中脱氢抗坏血酸还原酶和谷胱甘肽还原酶的活性增强,导致氧化还原状态的降低,而BRs缺乏则对抗氧化能力和氧化还原状态具有相反的影响。此外,BRs诱导2-Cys Prx(2-半胱氨酸过氧化物酶)的减少,而蛋白质含量则没有变化。本研究的结果为证明BR在光合作用中起着必不可少的作用提供了遗传学的证据,并且认为BRs通过诱导卡尔文循环酶氧化还原状态降低,保持其活性状态,从而增强植物的光合能力。油菜素甾醇(BRs)在植物生长发育和应激反应中起着关键的作用。然而,BRs介导的对园艺作物植株生长发育的整体调控模式的基因证据仍然模糊不清。在本研究中,我们通过对野生型,DWARF等位基因突变体dm以及DWARF基因过量表达的番茄植株的比较,理清了番茄BRs合成关键基因DWARF(DWF)在植物生长的株型结构、植物激素平衡和果实发育的调控中的作用。研究结果表明,增加DWARF的表达以及内源BRs的水平促进种子萌发、侧根发育、C02同化,并使植株最终生长为紧凑株型。DWF基因转录的增加会导致赤霉素的积累受到抑制,这可能与植株叶片的大小和厚度减小相关。BRs正向调控侧芽生长,而抑制与之相关的Aux/IAA3的表达。并且正向调控乙烯依赖性的叶柄弯曲和果实成熟。值得注意的是,DWF的表达并没有显著改变单株果实产量,但利用两种转基因品系紧凑的植株型态,通过合理密植的栽培方式,估计单位面积的果实产量可能会相比野生型增加57.4%和95.3%,另外,内源BRs水平还与类胡萝卜素的积累显著相关。总之,我们的结果表明,BRs在参与调控重要农艺性状相关的多个生长发育过程中起着积极作用。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S641.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王梦姣;梁超;;油菜素甾醇对植物矮化作用的研究进展[J];江西农业学报;2010年08期

2 潘加亮;谭微;李攻科;胡玉玲;;油菜素甾醇激素分析的研究进展[J];色谱;2011年02期

3 冯远航;季静;王罡;关春峰;;油菜素甾醇的合成调控及其合成途径中间产物的研究与利用[J];天津农业科学;2011年05期

4 石晓霞;朱永兴;许兴;;油菜素甾醇及其抗逆性研究进展[J];北方园艺;2013年11期

5 邓如福,王三根,李关荣;油菜素甾醇保绿作用的研究[J];西南农业大学学报;1990年04期

6 ;娘子关外[J];山西农业科学;1991年04期

7 邓如福,王三根;油菜素甾醇提高蚕豆籽粒产量的研究[J];作物杂志;1992年01期

8 王斐;何伟;闫海芳;;油菜素甾醇信号转导的调控机制[J];植物生理学报;2013年12期

9 汪俏梅,马力耕;油菜素甾醇类信号转导研究进展[J];科学通报;2003年14期

10 王庆满，葛葆蔚;无公害多功能新型肥药──喷长精[J];新农业;1996年10期

相关会议论文 前1条

1 ;植物中油菜素甾醇的信号转导及其与脱落酸信号的相互作用(英文)[A];中国遗传学会植物遗传和基因组学专业委员会2009年学术研讨会论文摘要汇编[C];2009年

相关博士学位论文 前4条

1 朱文姣;拟南芥中酰基转移酶DRL1调控体内油菜素甾醇的动态平衡[D];复旦大学;2014年

2 李小靖;油菜素内酯合成基因DWARF在番茄生长发育中的功能[D];浙江大学;2015年

3 张珊珊;脱落酸调控油菜素甾醇初级信号通路的研究[D];复旦大学;2009年

4 王海娇;油菜素甾醇信号组分BKI1的双重功能及其介导的一条新的信号转导通路研究[D];复旦大学;2012年

相关硕士学位论文 前2条

1 程鳞;拟南芥BIPP1蛋白磷酸酶负调控油菜素甾醇信号通路的机制研究[D];复旦大学;2013年

2 魏颖;油菜素甾醇信号通路中BKI1互作蛋白的筛选[D];复旦大学;2010年

本文编号：2784540