基于转录组学和代谢组学研究梨花青苷和原花青苷合成调控机制

发布时间：2021-05-26 14:52

　　梨（Pyrus communis L.）是世界上最重要的果树之一。花青苷和原花青苷不仅是梨果皮呈现红色的重要物质成分,也是具有营养价值的重要次生代谢产物之一。近年来,随着国内外红皮梨育种的兴起,关于梨花青苷和原花青苷合成调控机制的研究引起了人们的广泛关注。然而,目前为止,该分子机制仍不十分清楚。为此,本研究通过整合转录组学和代谢组学分析挖掘梨花青苷和原花青苷合成调控的关键基因,并在此基础上进一步挑选核心基因进行功能验证,从而解析这些核心基因间的调控关系。本实验研究结果为今后梨花青苷和原花青苷合成调控的研究以及红皮梨的育种提供了有益的参考。主要研究内容及结果如下:1、通过对‘茄梨’和‘红茄梨’的早期发育阶段和（或者）它们各自的两个发育时期的果实进行转录组学和代谢组学的分析,总共鉴定出了4065个差异表达基因和19种差异表达的代谢产物（12种花青苷和7种原花青苷）。2、差异表达基因和花青苷/原花青苷之间的相关性分析显示,266种基因与12种花青苷和7种原花青苷之间存在着364个强相关性。主要分为10大类,包括DNA结合、植物激素信号转导、类黄酮生物合成、苯丙烷类生物合成、油菜素内脂类生物合... 

【文章来源】：山东农业大学山东省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
符号说明
中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 植物中的花青苷
    1.2 果实花青苷的生物合成
        1.2.1 花青苷合成相关结构基因
            1.2.1.1 苯丙氨酸解氨酶(PAL)
            1.2.1.2 查尔酮合成酶(CHS)
            1.2.1.3 查尔酮异构酶(CHI)
            1.2.1.4 黄烷酮3-羟化酶(F3H)
            1.2.1.5 二氢类黄酮还原酶(DFR)
            1.2.1.6 花色素合成酶(ANS)
            1.2.1.7 类黄酮3,5-糖苷转移酶(UFGT)
        1.2.2 花青苷合成调节基因
            1.2.2.1 MYB转录因子
            1.2.2.2 bHLH转录因子
            1.2.2.3 WD40 转录因子
        1.2.3 影响果实花青苷合成的因素
            1.2.3.1 光照
            1.2.3.2 温度
            1.2.3.3 糖
            1.2.3.4 激素
    1.3 梨果皮着色的研究
        1.3.1 红梨花青苷的分布及着色模式
        1.3.2 红梨花青苷合成的生理和分子基础
2 材料与方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 菌株和载体
        2.1.3 酶和生化试剂
        2.1.4 培养基和抗生素
    2.2 实验方法
        2.2.1 植物组织DNA提取
        2.2.2 RNA的提取
        2.2.3 cDNA的合成
        2.2.4 qRT-PCR
        2.2.5 基因的克隆
        2.2.6 PCR产物的回收
        2.2.7 酶切反应和连接反应
        2.2.8 大肠杆菌和农杆菌感受态细胞的制备和转化
            2.2.8.1 大肠杆菌DH5α感受态细胞制备
            2.2.8.2 热击法转化DH5α感受态细胞
            2.2.8.3 土壤农杆菌感受态的制备
            2.2.8.4 农杆菌感受态细胞的转化
        2.2.9 质粒提取(小量)
        2.2.10 质粒酶切验证
        2.2.11 梨愈伤原生质体的分离与转化
        2.2.12 pHBT和 pFRK重组载体的质粒大提
        2.2.13 原生质体启动子活性转录实验
        2.2.14 EMSA
        2.2.15 拟南芥的种植
        2.2.16 拟南芥的转化
        2.2.17 花青苷测定
            2.2.17.1 花青苷提取步骤
            2.2.17.2 花青苷含量的计算
        2.2.18 代谢物提取与分离
        2.2.19 花青苷和原花青苷的鉴定和定量
        2.2.20 总RNA分离和RNA-Seq分析
        2.2.21 转录组测序文库构建
        2.2.22 测序结果的生物信息学分析方法
        2.2.23 差异表达基因的GO富集分析
        2.2.24 差异基因的KEGG富集分析
        2.2.25 系统发育分析
3 结果与分析
    3.1‘茄梨’和‘红茄梨’的花青苷和原花青苷质谱分析
    3.2 转录组测序数据分析
    3.3 所选基因与花青苷和(或) 原花青苷之间的相关性分析
    3.4 差异表达基因的荧光定量分析
    3.5 PcGSTF12 介导梨花青苷和原花青苷的积累
        3.5.1 PcGSTF12 的功能分析
        3.5.2 Pc GST12 上游的调控因子
4 讨论
    4.1 梨花青苷和原花青苷积累的核心候选基因的分析
    4.2 不同激素对梨幼果中花青苷和(或)原花青苷积累的影响
    4.3 PcGSTF12 的功能分析
    4.4 PcMYB114与PcGSTF12 启动子互作
5 结论
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间发表论文情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]新疆红肉苹果发育期间花青素代谢的研究[J]. 谢兵,周杰,朱树华.  山东农业科学. 2015(08)
[2]巨峰葡萄查尔酮异构酶基因克隆及表达分析[J]. 周军,姚泉洪,彭日荷,熊爱生,蔡斌,徐锦涛,金晓芬,陶建敏,章镇.  西北植物学报. 2009(09)
[3]砂梨品种‘满天红’及其芽变品系‘奥冠’花青苷合成与相关酶活性研究[J]. 冯守千,陈学森,张春雨,刘晓静,刘遵春,王海波,王延玲,周朝华.  中国农业科学. 2008(10)
[4]芜菁黄烷酮3-羟化酶基因的克隆、序列分析及表达[J]. 许志茹,崔国新,李春雷,孙燕,李玉花.  分子植物育种. 2008(04)
[5]大花美人蕉查尔酮异构酶基因的cDNA克隆和序列分析[J]. 李军,李洪清,李美茹.  植物生理学通讯. 2006(03)
[6]原花色素及其开发应用[J]. 张长贵,董加宝,王祯旭.  四川食品与发酵. 2006(01)
[7]荔枝果皮花青苷合成与相关酶的关系研究[J]. 王惠聪,黄旭明,胡桂兵,黄辉白.  中国农业科学. 2004(12)
[8]苹果花青素形成与PAL活性及蛋白质含量的关系[J]. 周爱琴,祝军,生吉萍,申琳,生兆江.  中国农业大学学报. 1997(03)
[9]富士苹果果皮花青素发育的相关因素分析[J]. 赵宗方,谢嘉宝,吴桂法,王成良.  果树科学. 1992(03)

博士论文
[1]红梨着色机理的研究[D]. 冯守千.山东农业大学 2011



本文编号：3206564