灰楸斑叶形成的生理及蛋白表达调控

发布时间：2022-04-23 12:03

　　斑叶是自然界普遍存在的植物叶色变异类型,对解析叶色变异机制、发掘新基因、阐明功能蛋白互作等方面具有重要的科学研究价值。目前关于斑叶研究多以人为创制的突变体材料为主,鲜有自然叶色变异的报道。灰楸（Catalpa fargesii Bur.）是我国暖温带和亚热带珍贵的用材树种和著名的观赏树种。“麦缘锦楸”叶片呈中间绿边缘黄的斑叶特征,是从灰楸中选育出的自然变异新品种。本研究以其叶片黄色和绿色部分为试材,以灰楸相应部位叶片组织为对照,利用解剖学、生理生化测定、蛋白质组学和修饰组学技术,对斑叶形成的生理及分子机制进行了系统研究。主要研究结论如下:1.“麦缘锦楸”的叶绿素及了胡萝卜素含量均显著低于灰楸,叶黄素含量高于灰楸。叶绿素合成前体物质的含量测定发现,从叶绿素合成的第一步δ-氨基乙酰丙酸（ALA）开始就已经受阻,推测可能与叶绿体乃至类囊体结构缺陷有关。与灰楸相比,“麦缘锦楸”的黄色部分结构退化,基质模糊不清;绿色部分超微结构则介于黄色部分和灰楸叶片的中间状态。2.光合荧光指标测定发现,“麦缘锦楸”黄色区域的光合能力显著下降,尤其是PSII电子传递速率显著低于绿色组织,中高光强下PSI反而高于... 

【文章页数】：190 页

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究目的及意义
        1.1.3 项目来源与资金支持
    1.2 色斑变异的类型及形成的主要原因
        1.2.1 色斑变异类型
        1.2.2 斑叶形成的主要原因
    1.3 斑叶形成机制的研究进展
        1.3.1 形态、生理生化
        1.3.2 基因或转录组学
        1.3.3 蛋白组学
        1.3.4 修饰组学
    1.4 主要研究目标和研究内容
        1.4.1 主要研究目标
        1.4.2 主要研究内容
    1.5 研究思路
第二章 “麦缘锦楸”斑叶的色素含量变化及解剖结构
    2.1 试验材料及方法
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 主要试剂及仪器
        2.1.3 试验方法
    2.2 试验结果与分析
        2.2.1 生长性状分析
        2.2.2 叶色观察及色素含量比较
        2.2.3 叶绿素合成前体物质含量及关键催化酶活性变化
        2.2.4 叶片的解剖结构分析
    2.3 小结
第三章 “麦缘锦楸”斑叶形成的光合生理调控
    3.1 试验材料及方法
        3.1.1 试验材料
        3.1.2 主要试剂及仪器
        3.1.3 试验方法
    3.2 结果与分析
        3.2.1 主要荧光参数比较
        3.2.2 叶片PSI和 PSII的能量分配差异
        3.2.3 光合作用相关酶的活性变化
        3.2.4 叶片的激素含量比较
    3.3 小结
第四章 “麦缘锦楸”斑叶形成的蛋白质组学调控
    4.1 试验材料与方法
        4.1.1 试验材料及处理
        4.1.2 主要试剂和仪器
        4.1.3 研究方法
    4.2 结果与分析
        4.2.1 “麦缘锦楸”斑叶形成机制不同于以往报道的经典的斑叶突变体
        4.2.2 不同叶色分区的差异蛋白鉴定
        4.2.3 差异蛋白的PPI调控网络构建及GO富集分析
        4.2.4 “麦缘锦楸”光合作用和叶绿体发育进程受阻,胁迫相关蛋白上调
        4.2.5 MEP途径在“麦缘锦楸”斑叶形成中的重要作用
        4.2.6 验证MEP途径对斑叶形成的调控作用
    4.3 小结
第五章 “麦缘锦楸”斑叶形成的磷酸化修饰调控
    5.1 试验材料与方法
        5.1.1 试验材料
        5.1.2 主要试剂和仪器
        5.1.3 研究方法
    5.2 结果与分析
        5.2.1 “麦缘锦楸”及灰楸的磷酸化组学数据的可靠性
        5.2.2 磷酸化蛋白二级结构和结构域分析
        5.2.3 不同叶色分区的差异磷酸化蛋白和位点鉴定
        5.2.4 GO富集分析
        5.2.5 Domain富集分析
        5.2.6 “麦缘锦楸”不同叶色差异磷酸化蛋白的KEGG通路富集分析
        5.2.7 差异磷酸化蛋白调控网络分析
    5.3 小结
第六章 “麦缘锦楸”斑叶形成的乙酰化修饰调控
    6.1 试验材料与方法
        6.1.1 试验材料
        6.1.2 主要试剂和仪器
        6.1.3 研究方法
    6.2 结果与分析
        6.2.1 “麦缘锦楸”和灰楸不同叶色组织的乙酰化水平预测
        6.2.2 “麦缘锦楸”和灰楸乙酰化组学数据的可靠性
        6.2.3 乙酰化蛋白二级结构和结构域分析
        6.2.4 不同叶色分区的差异乙酰化蛋白和位点鉴定
        6.2.5 GO富集分析
        6.2.6 Domain富集分析
        6.2.7 “麦缘锦楸”不同叶色差异乙酰化蛋白的KEGG通路富集分析
        6.2.8 差异乙酰化蛋白调控网络分析
    6.3 小结
第七章 蛋白组、磷酸化组和乙酰化组学联合分析
    7.1 研究方法
        7.1.1 试验材料
        7.1.2 主要试剂和仪器
        7.1.3 研究方法
    7.2 结果与分析
        7.2.1 蛋白组、乙酰化组与磷酸化组的联合分析
        7.2.2 各比较组乙酰化与磷酸化的overlap蛋白分析
        7.2.3 各比较组的overlap蛋白功能富集分析
        7.2.4 各比较组的overlap蛋白PPI调控网络分析
        7.2.5 CbuPsbO和 CbuPsbP的亚细胞定位分析
        7.2.6 “麦缘锦楸”与灰楸叶片的电子传递及放氧复合体结构变化
        7.2.7 编码放氧复合体成员的基因克隆测序分析
        7.2.8 与DXS酶互作的蛋白调控网络图
    7.3 小结
第八章 主要研究结论与讨论
    8.1 结论
    8.2 讨论
        8.2.1 “麦缘锦楸”和正常灰楸叶片的色素含量、解剖学结构差异
        8.2.2 “麦缘锦楸”和正常灰楸叶片的光合生理差异
        8.2.3 比较蛋白组学揭示“麦缘锦楸”与灰楸叶片的差异
        8.2.4 比较磷酸化组学揭示“麦缘锦楸”和灰楸叶片的差异
        8.2.5 比较乙酰化组学揭示“麦缘锦楸”和灰楸叶片的差异
        8.2.6 3个组学联合分析揭示“麦缘锦楸”斑叶形成的机制
    8.3 展望
参考文献
附录
在读期间的学术研究
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]花叶矢竹复绿期光合特性及叶绿体结构[J]. 成敏敏,陈柯伊,朱雪玉,王凯利,周明兵,杨海芸.  林业科学. 2018(04)
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[3]两种杜鹃花属植物对长期遮阴后全光照环境的生理响应及其光保护机制[J]. 胡文海,张斯斯,肖宜安,闫小红.  植物生态学报. 2015(11)
[4]青藏高原春小麦叶片光合作用的光抑制及PSII反应中心光化学效率的恢复分析[J]. 师生波,张怀刚,师瑞,李妙,陈文杰,孙亚男.  植物生态学报. 2014(04)
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[6]桑树斑叶突变体叶绿素合成特性的初步研究[J]. 贾俊丽,刘艳艳,池旭娟,谈建中.  蚕业科学. 2008(03)
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博士论文
[1]水稻叶色突变体的光合生理特点及遗传规律分析[D]. 欧立军.湖南师范大学 2008
[2]快速叶绿素荧光诱导动力学在植物逆境生理研究中的应用[D]. 李鹏民.山东农业大学 2007

硕士论文
[1]盐芥（Thellungiella halophila）ThGPX2和ThGPX6基因的克隆和功能的初步研究[D]. 赵竹.中央民族大学 2009



本文编号：3647137