大白菜橙色叶球和拟南芥黄色幼叶突变体形成的分子机理
发布时间：2021-01-02 01:53
叶片不仅是植物重要的光合器官,而且是许多蔬菜的产品器官。植物黄色叶片突变体通常表现生长缓慢,但大白菜橙色叶球不仅生长正常、而且提高了大白菜品质,因此研究不同黄（橙）色叶片形成的分子机理及其效应具有重要的理论与实际意义。本研究分别以橙色叶球大白菜和拟南芥黄色幼叶突变体为试材,通过遗传定位、图位克隆等分离鉴定了大白菜橙色叶球和拟南芥黄色幼叶的关键基因,并对这两个基因的序列结构、表达模式等进行了分析,通过拟南芥同源突变体的功能互补试验验证了其功能,且进一步研究了突变体对相关代谢途径的影响,初步明确了大白菜橙色叶球和拟南芥黄色幼叶形成的分子机理,一方面丰富了植物类胡萝卜素代谢调控理论、为橙色叶球大白菜遗传改良提供理论依据和技术支撑;另一方面为深入研究核糖体蛋白基因PRPS5对植物生长发育的影响奠定了基础。论文取得了如下主要结果:1.以橙色球叶突变体11S39-2为母本,白色叶球大白菜11J16为父本,构建一个含有1724单株的F2S4的遗传分离群体,通过精细和图位克隆发现BrCRTISO与橙色叶球性状共分离。2.通过分段克隆及序列拼接的方法获得了橙色叶球大白菜Brcrtiso基因全长。与普通白...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
一 文献综述
1.1 植物类胡萝卜素积累调控机理研究进展
1.1.1 类胡萝卜素生物合成途径基因调控
1.1.2 光信号调控途径
1.1.3 调节基因调控
1.1.4 表观调节机制
1.1.5 类胡萝卜素的降解和转化
1.1.6 类胡萝卜素积累的存储途径
1.2 类胡萝卜素积累基因定位、克隆和功能分析相关技术研究进展
1.2.1 SSR和In Del标记
1.2.2 类胡萝卜素组分及基因表达分析研究进展
1.2.3 类胡萝卜素合成基因功能的研究方法
1.2.4 转录组分析技术
1.3 橙色叶球大白菜类胡萝卜素积累的研究现状
1.4 核糖体蛋白起源、分类和作用
1.4.1 核糖体蛋白的起源、分类和组分
1.4.2 核糖体蛋白突变体对器官发育的影响
1.4.3 质体核糖体突变对生长和发育的影响
1.4.4 核糖体蛋白在胁迫反应中的作用
1.5 核糖体蛋白调控植物发育机理研究进展
1.5.1 核糖体蛋白调节植物发育模型
1.5.2 核糖体蛋白的修饰
1.5.3 上游因子调控核糖体蛋白基因的表达
1.5.4 uORFs调节生长素相关核糖体蛋白的表达
1.5.5 核糖体蛋白突变影响核糖体的生物合成
1.6 本研究的目的和意义
二 材料与方法
2.1 材料
2.1.1 大白菜材料及作图群体构建
2.1.2 拟南芥材料及作图群体构建
2.2 方法
2.2.1 类胡萝卜素的提取和分析
2.2.2 叶绿素提取及定量
2.2.3 分子标记开发
2.2.4 遗传连锁分析
2.2.5 候选基因的预测
2.2.6 候选基因正义表达载体的构建
2.2.7 候选基因启动子GUS表达载体的构建
2.2.8 GFP表达载体的构建
2.2.9 拟南芥转化
2.2.10 基因表达水平检测
2.2.11 Western杂交
2.2.12 RNA-seq分析
2.2.13 Northern杂交
2.2.14 蛋白组学分析
三 结果与分析
3.1 橙色叶球大白菜类胡萝卜素积累基因的图位克隆和功能分析
3.1.1 橙色叶球大白菜表型观察分析
3.1.2 橙色叶球的遗传规律分析
3.1.3 橙色叶球基因的粗定位
3.1.4 橙色叶球基因的精细定位
3.1.5 橙色叶球候选基因的确定
3.1.6 橙色叶球大白菜类胡萝卜素分析
3.1.7 BrCRITSO基因的克隆及序列分析
3.1.8 大白菜橙色叶球功能标记的开发
3.1.9 BrCRITSO的进化分析
3.1.10 类胡萝卜素合成相关基因的表达分析
3.1.11 Brcrtiso基因功能分析
3.1.12 橙色叶球大白菜转录组水平差异分析
3.2 拟南芥质体核糖体蛋白基因PRPS5的克隆与功能分析
3.2.1 拟南芥黄叶突变体表型观察分析
3.2.2 突变体中色素组分和含量分析
3.2.3 突变基因在发育中的作用分析
3.2.4 PRPS5基因克隆
3.2.5 表达水平分析
3.2.6 功能互补分析
3.2.7 PRPS5结构分析
3.2.8 PRPS5蛋白的亚细胞定位
3.2.9 叶绿体rRNA加工分析
3.2.10 光合作用相关基因的表达分析
3.2.11 叶绿体相关蛋白的表达分析
3.2.12 基于iTRAQ的比较蛋白组学分析
四 讨论
4.1 图位克隆基因需要注意的问题及一些新的认识
4.2 Brctiso中大的自然插入是导致橙色叶球的关键原因
4.3 BrCRITSO基因突变影响了一些特异的基因和进程
4.4 用于橙色叶球MAS的共显性新标记的开发及应用
4.5 PRPS5在叶绿体 16SrRNA加工中起着重要的作用
4.6 prps5-1 中大量特异蛋白表达下调可能是导致突变表型的关键原因
4.7 PRPS5可能参与胁迫反应
五 结论与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
附录
缩略词
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]大白菜橘红心类胡萝卜素组分及其基因分析[J]. 李佩荣,张淑江,章时蕃,李菲,张慧,刘新艳,武剑,王晓武,孙日飞. 园艺学报. 2014(03)
[2]橘红心大白菜形态标记的遗传及稳定性研究[J]. 耿新翠,沈向群,侯华,洪雅婷,马士芳. 中国蔬菜. 2012(06)
[3]大白菜的类胡萝卜素种类鉴定[J]. 陈鹏飞,刘栓桃,张志刚,李巧云,赵智中,薛林宝. 中国农学通报. 2011(19)
[4]大白菜球叶颜色育种研究进展[J]. 张立志,张鲁刚. 中国瓜菜. 2011(02)
[5]Disruption of phytoene desaturase gene results in albino and dwarf phenotypes in Arabidopsis by impairing chlorophyll, carotenoid, and gibberellin biosynthesis[J]. Genji Qin1;Hongya Gu1,2;Ligeng Ma1,3;Yiben Peng1;Xing Wang Deng1,3;Zhangliang Chen1;Li-Jia Qu1,21 Peking-Yale Joint Center for Plant Molecular Genetics and Agrobiotechnology, National Laboratory for Protein Engineering and Plant Genetic Engineering, College of Life Sciences, Peking University, Beijing 100871, China2 The National Plant Gene Research Center (Beijing), Beijing 100101, China3 Department of Molecular, Cellular, and Developmental Biology, Yale University, New Haven Connecticut 62520-8104, USA. Cell Research. 2007(05)
[6]The Arabidopsis Spontaneous Cell Death1 gene, encoding a ζ-carotene desaturase essential for carotenoid biosynthesis, is involved in chloroplast development, photoprotection and retrograde signalling[J]. Haili Dong1,2;Yan Deng1,2;Jinye Mu1;Qingtao Lu3;Yiqin Wang1;Yunyuan Xu3;Chengcai Chu1;Kang Chong3;Congming Lu3;Jianru Zuo11 State Key Laboratory of Plant Genomics and National Plant Gene Research Center (Beijing), Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Beoing 100101, China2 Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China3 Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China. Cell Research. 2007(05)
[7]大白菜叶色相关性状的QTL定位与分析[J]. 徐东辉,孙日飞,张延国,原玉香,康俊根,武剑,张慧,宋晓飞,李晓楠,宋一沫,王晓武. 园艺学报. 2007(01)
[8]与大白菜橘红心基因紧密连锁的SCAR标记[J]. 王国臣,张凤兰,余阳俊,张德双,赵岫云. 园艺学报. 2007(01)
[9]SSRHunter,一个本地化的SSR位点搜索软件的开发[J]. 李强,万建民. 遗传. 2005(05)
[10]与大白菜桔红心基因连锁的RAPD标记[J]. 刘秀村,张凤兰,张德双,杨建平,王美,徐家炳. 华北农学报. 2003(04)
博士论文
[1]大白菜桔红心和黄心性状的分子标记及基因定位[D]. 李跃飞.沈阳农业大学 2011
硕士论文
[1]大白菜橘红心基因or的定位与克隆[D]. 李佩荣.中国农业科学院 2014
[2]橙色大白菜球叶中类胡萝卜素积累机理及其合成途径中相关酶基因的表达研究[D]. 张立志.西北农林科技大学 2010
[3]橙色大白菜类胡萝卜素和黄酮提取测定方法及其积累规律的研究[D]. 李娟.西北农林科技大学 2007
[4]橘红心白菜和普通大白菜类胡萝卜素代谢途径主要酶基因的表达分析[D]. 熊玉兰.首都师范大学 2002
本文编号：2952416
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
一 文献综述
1.1 植物类胡萝卜素积累调控机理研究进展
1.1.1 类胡萝卜素生物合成途径基因调控
1.1.2 光信号调控途径
1.1.3 调节基因调控
1.1.4 表观调节机制
1.1.5 类胡萝卜素的降解和转化
1.1.6 类胡萝卜素积累的存储途径
1.2 类胡萝卜素积累基因定位、克隆和功能分析相关技术研究进展
1.2.1 SSR和In Del标记
1.2.2 类胡萝卜素组分及基因表达分析研究进展
1.2.3 类胡萝卜素合成基因功能的研究方法
1.2.4 转录组分析技术
1.3 橙色叶球大白菜类胡萝卜素积累的研究现状
1.4 核糖体蛋白起源、分类和作用
1.4.1 核糖体蛋白的起源、分类和组分
1.4.2 核糖体蛋白突变体对器官发育的影响
1.4.3 质体核糖体突变对生长和发育的影响
1.4.4 核糖体蛋白在胁迫反应中的作用
1.5 核糖体蛋白调控植物发育机理研究进展
1.5.1 核糖体蛋白调节植物发育模型
1.5.2 核糖体蛋白的修饰
1.5.3 上游因子调控核糖体蛋白基因的表达
1.5.4 uORFs调节生长素相关核糖体蛋白的表达
1.5.5 核糖体蛋白突变影响核糖体的生物合成
1.6 本研究的目的和意义
二 材料与方法
2.1 材料
2.1.1 大白菜材料及作图群体构建
2.1.2 拟南芥材料及作图群体构建
2.2 方法
2.2.1 类胡萝卜素的提取和分析
2.2.2 叶绿素提取及定量
2.2.3 分子标记开发
2.2.4 遗传连锁分析
2.2.5 候选基因的预测
2.2.6 候选基因正义表达载体的构建
2.2.7 候选基因启动子GUS表达载体的构建
2.2.8 GFP表达载体的构建
2.2.9 拟南芥转化
2.2.10 基因表达水平检测
2.2.11 Western杂交
2.2.12 RNA-seq分析
2.2.13 Northern杂交
2.2.14 蛋白组学分析
三 结果与分析
3.1 橙色叶球大白菜类胡萝卜素积累基因的图位克隆和功能分析
3.1.1 橙色叶球大白菜表型观察分析
3.1.2 橙色叶球的遗传规律分析
3.1.3 橙色叶球基因的粗定位
3.1.4 橙色叶球基因的精细定位
3.1.5 橙色叶球候选基因的确定
3.1.6 橙色叶球大白菜类胡萝卜素分析
3.1.7 BrCRITSO基因的克隆及序列分析
3.1.8 大白菜橙色叶球功能标记的开发
3.1.9 BrCRITSO的进化分析
3.1.10 类胡萝卜素合成相关基因的表达分析
3.1.11 Brcrtiso基因功能分析
3.1.12 橙色叶球大白菜转录组水平差异分析
3.2 拟南芥质体核糖体蛋白基因PRPS5的克隆与功能分析
3.2.1 拟南芥黄叶突变体表型观察分析
3.2.2 突变体中色素组分和含量分析
3.2.3 突变基因在发育中的作用分析
3.2.4 PRPS5基因克隆
3.2.5 表达水平分析
3.2.6 功能互补分析
3.2.7 PRPS5结构分析
3.2.8 PRPS5蛋白的亚细胞定位
3.2.9 叶绿体rRNA加工分析
3.2.10 光合作用相关基因的表达分析
3.2.11 叶绿体相关蛋白的表达分析
3.2.12 基于iTRAQ的比较蛋白组学分析
四 讨论
4.1 图位克隆基因需要注意的问题及一些新的认识
4.2 Brctiso中大的自然插入是导致橙色叶球的关键原因
4.3 BrCRITSO基因突变影响了一些特异的基因和进程
4.4 用于橙色叶球MAS的共显性新标记的开发及应用
4.5 PRPS5在叶绿体 16SrRNA加工中起着重要的作用
4.6 prps5-1 中大量特异蛋白表达下调可能是导致突变表型的关键原因
4.7 PRPS5可能参与胁迫反应
五 结论与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 展望
参考文献
附录
缩略词
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]大白菜橘红心类胡萝卜素组分及其基因分析[J]. 李佩荣,张淑江,章时蕃,李菲,张慧,刘新艳,武剑,王晓武,孙日飞. 园艺学报. 2014(03)
[2]橘红心大白菜形态标记的遗传及稳定性研究[J]. 耿新翠,沈向群,侯华,洪雅婷,马士芳. 中国蔬菜. 2012(06)
[3]大白菜的类胡萝卜素种类鉴定[J]. 陈鹏飞,刘栓桃,张志刚,李巧云,赵智中,薛林宝. 中国农学通报. 2011(19)
[4]大白菜球叶颜色育种研究进展[J]. 张立志,张鲁刚. 中国瓜菜. 2011(02)
[5]Disruption of phytoene desaturase gene results in albino and dwarf phenotypes in Arabidopsis by impairing chlorophyll, carotenoid, and gibberellin biosynthesis[J]. Genji Qin1;Hongya Gu1,2;Ligeng Ma1,3;Yiben Peng1;Xing Wang Deng1,3;Zhangliang Chen1;Li-Jia Qu1,21 Peking-Yale Joint Center for Plant Molecular Genetics and Agrobiotechnology, National Laboratory for Protein Engineering and Plant Genetic Engineering, College of Life Sciences, Peking University, Beijing 100871, China2 The National Plant Gene Research Center (Beijing), Beijing 100101, China3 Department of Molecular, Cellular, and Developmental Biology, Yale University, New Haven Connecticut 62520-8104, USA. Cell Research. 2007(05)
[6]The Arabidopsis Spontaneous Cell Death1 gene, encoding a ζ-carotene desaturase essential for carotenoid biosynthesis, is involved in chloroplast development, photoprotection and retrograde signalling[J]. Haili Dong1,2;Yan Deng1,2;Jinye Mu1;Qingtao Lu3;Yiqin Wang1;Yunyuan Xu3;Chengcai Chu1;Kang Chong3;Congming Lu3;Jianru Zuo11 State Key Laboratory of Plant Genomics and National Plant Gene Research Center (Beijing), Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Beoing 100101, China2 Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China3 Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China. Cell Research. 2007(05)
[7]大白菜叶色相关性状的QTL定位与分析[J]. 徐东辉,孙日飞,张延国,原玉香,康俊根,武剑,张慧,宋晓飞,李晓楠,宋一沫,王晓武. 园艺学报. 2007(01)
[8]与大白菜橘红心基因紧密连锁的SCAR标记[J]. 王国臣,张凤兰,余阳俊,张德双,赵岫云. 园艺学报. 2007(01)
[9]SSRHunter,一个本地化的SSR位点搜索软件的开发[J]. 李强,万建民. 遗传. 2005(05)
[10]与大白菜桔红心基因连锁的RAPD标记[J]. 刘秀村,张凤兰,张德双,杨建平,王美,徐家炳. 华北农学报. 2003(04)
博士论文
[1]大白菜桔红心和黄心性状的分子标记及基因定位[D]. 李跃飞.沈阳农业大学 2011
硕士论文
[1]大白菜橘红心基因or的定位与克隆[D]. 李佩荣.中国农业科学院 2014
[2]橙色大白菜球叶中类胡萝卜素积累机理及其合成途径中相关酶基因的表达研究[D]. 张立志.西北农林科技大学 2010
[3]橙色大白菜类胡萝卜素和黄酮提取测定方法及其积累规律的研究[D]. 李娟.西北农林科技大学 2007
[4]橘红心白菜和普通大白菜类胡萝卜素代谢途径主要酶基因的表达分析[D]. 熊玉兰.首都师范大学 2002
本文编号：2952416
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/nykjbs/2952416.html
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