青蒿AaHY5转录因子调控光诱导青蒿素生物合成的分子机制

发布时间：2022-11-05 09:37

　　青蒿素是从传统中草药植物青蒿中提取的一种倍半萜内酯化合物,以青蒿素为基础的联合疗法被世界卫生组织推荐为治疗疟疾的最佳方案。目前,青蒿是青蒿素的唯一植物来源,但是,青蒿中青蒿素含量很低,利用植物代谢工程策略提高青蒿中青蒿素的含量,对于改良青蒿品种具有重要意义。植物激素（茉莉酸）和环境因子（光照）都可以显著提高青蒿素的含量,而且茉莉酸对青蒿素生物合成的促进依赖于光照。然而,茉莉酸与光照互作调控青蒿素生物合成的分子机理尚不清楚,而且光照促进青蒿素生物合成的分子机理也未被研究。为了揭示上述科学问题,本论文进行了如下研究:1、光照和茉莉酸诱导的青蒿转录组测序分析本研究发现茉莉酸甲酯（茉莉酸类似物）促进青蒿素生物合成基因的表达依赖于光照条件,因此,选取了4个处理的青蒿幼苗材料,即:24小时连续光照（Light）、24小时黑暗处理（Dark）、光照中茉莉酸甲酯处理4小时（Light-MeJA-4h）和黑暗中茉莉酸甲酯处理4小时（Dark-MeJA-4h）,用Illumina Hiseq 4000测序系统对其进行转录组测序,共产生2.667亿条序列的测序数据,组装成185,653条unigenes,平... 

【文章页数】：171 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
缩略词表
第一章 文献综述
    1.1 青蒿和青蒿素
        1.1.1 疟疾
        1.1.2 青蒿
        1.1.3 青蒿素
        1.1.4 青蒿素的生物合成途径
    1.2 植物光信号转导与HY5 转录因子
        1.2.1 植物光信号转导
        1.2.2 HY5 的转录调控机制
        1.2.3 HY5与COP1 相互作用介导的光信号转导
        1.2.4 HY5 对植物次生代谢产物的调控
        1.2.5 HY5 功能的保守性
    1.3 茉莉酸信号对植物次生代谢的调控
        1.3.1 茉莉酸信号对植物代谢调控的简介
        1.3.2 茉莉酸信号转导
    1.4 青蒿中调控青蒿素生物合成的转录因子
        1.4.1 WRKY转录因子
        1.4.2 NAC转录因子
        1.4.3 bHLH转录因子
        1.4.4 bZIP转录因子
        1.4.5 HD-ZIP转录因子
        1.4.6 MYB转录因子
        1.4.7 AP2/ERF转录因子
        1.4.8 TCP转录因子
    1.5 本研究的研究目的及技术路线
第二章 通过转录组测序分析茉莉酸和光调控青蒿素生物合成的研究
    2.1 引言
    2.2 材料和方法
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验方法
    2.3 结果
        2.3.1 茉莉酸促进青蒿素生物合成相关基因的表达依赖于光照
        2.3.2 转录组测序分析和从头组装
        2.3.3 Unigenes的功能注释
        2.3.4 Unigenes的功能分类
        2.3.5 Unigenes的高表达和差异表达分析
        2.3.6 鉴定转录因子家族和通过qRT-PCR验证差异基因的表达
        2.3.7 分析差异表达的转录因子
        2.3.8 通过qRT-PCR验证差异表达的转录因子
        2.3.9 验证候选转录因子对青蒿素生物合成的调控
    2.4 讨论
        2.4.1 植物激素对青蒿素的作用依赖于光
        2.4.2 青蒿的Illumina测序
        2.4.3 鉴定调控青蒿素生物合成的转录因子
    2.5 结论
第三章 AaHY5 调控受光诱导的青蒿素的生物合成
    3.1 引言
    3.2 材料和方法
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 实验方法
    3.3 结果
        3.3.1 光照调控青蒿素生物合成基因的表达
        3.3.2 青蒿AaHY5 的基因克隆
        3.3.3 青蒿中AaHY5 蛋白与AaCOP1 蛋白可以相互作用
        3.3.4 AaHY5 的亚细胞定位分析
        3.3.5 AaHY5 的功能鉴定
        3.3.6 AaHY5 的表达模式
        3.3.7 AaHY5 正调控转基因青蒿中青蒿素的生物合成
        3.3.8 筛选光诱导和腺毛特异表达的转录因子
        3.3.9 利用qRT-PCR验证光诱导且腺毛特异表达的转录因子
        3.3.10 AaHY5 结合并激活AaGSW1 的表达
        3.3.11 AaHY5 转基因青蒿中验证AaGSW1 的表达
    3.4 讨论
        3.4.1 AaHY5 参与青蒿中的光信号转导
        3.4.2 AaHY5 调控青蒿素的生物合成
        3.4.3 AaHY5 通过调控AaGSW1 而间接调控青蒿素的生物合成
    3.5 结论
第四章 总结与展望
    4.1 研究总结
    4.2 研究创新点
    4.3 研究展望
参考文献
附录
    附录1 :附图
    附录2 :附表
    附录3 :载体图谱
    附录4 :实验方法
    附录5 :主要仪器设备
致谢
攻读博士学位期间已发表的论文和专利


【参考文献】：
期刊论文
[1]青蒿素代谢调控研究进展[J]. 肖玲,吕宗友,谭何新,周正,张磊.  中草药. 2017(05)
[2]Transcriptional Regulation of Plant Secondary Metabolism[J]. Chang-Qing Yang 1,Xin Fang 1,Xiu-Ming Wu 1,Ying-Bo Mao 1,Ling-Jian Wang 1 and Xiao-Ya Chen 1,2 1 National Key Laboratory of Plant Molecular Genetics,Institute of Plant Physiology and Ecology,Shanghai Institutes for Biological Sciences,the Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200032,China 2 Plant Science Research Center,Shanghai Chenshan Botanical Garden,Shanghai 201602,China.  Journal of Integrative Plant Biology. 2012(10)
[3]温度对青蒿毛状根生长和青蒿素生物合成的影响(英文)[J]. 郭晨,刘春朝,叶和春,李国风.  西北植物学报. 2004(10)



本文编号：3702364