甘草黄酮合成相关的R2R3-MYB基因的克隆与表达分析
发布时间：2021-06-29 18:23
甘草黄酮是甘草中一种重要的活性成分,它的含量直接影响甘草的品质。大量研究表明,黄酮类化合物具有抗病毒、抗氧化、抗癌、抗菌、清除自由基等多种生物学活性和药理学效果。植物中黄酮类化合物的生物合成是来自于苯丙烷代谢途径。MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在植物的生长和发育过程中起着重要的作用,是调控黄酮类化合物合成的主要转录因子家族。其中,R2R3-MYB是植物中MYB转录因子最多的一类。MYB基因的表达明显受外界环境刺激所诱导,如信号分子茉莉酸等。茉莉酸甲酯是一种植物内源生长调节物质,可诱导激活茉莉酸信号通路,参与调控次生代谢物（尤其黄酮类化合物）的合成。实验室前期研究发现,外源施加茉莉酸甲酯,甘草细胞中黄酮类化合物的合成明显增加,并且通过转录组分析筛选出11个差异表达明显的MYB转录因子。本实验以乌拉尔甘草为研究对象,克隆出2个R2R3型的MYB类转录因子。通过对GlMYBs进行生物信息学分析、qPCR、亚细胞定位、过表达后黄酮类化合物检测,明确了GlMYBs是响应茉莉酸甲酯诱导调控甘草中黄酮类化合物合成的相关基因。主要结果如下:（1）GlMYB51、88基因的克隆及生物信息...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
黄酮类化合物生物合成(a)：黄酮类化合物母核结构图；(b)：苯丙烷代谢途径示意图
内蒙古科技大学硕士学位论文-7-图1.2转录因子作用机制植物中的次生代谢产物的合成均是由多种酶参与产生的，它们协同调控合成次生代谢物相关基因的表达。在合成过程中，增强相关基因的协同表达有利于次生代谢物产量的提高，这种协同表达与这些基因调控序列中相同或相近的顺式作用元件受到相同的转录因子或调节基因的作用有关[45,46]。转录因子并不直接对酶促反应进行调控作用，它是通过激活或抑制靶基因的mRNA转录的启动增强或削弱靶基因的表达从而达到控制某一代谢途径的目的。更重要是，同一转录因子可以同时对相关的多个靶基因进行调控，使目标途径的活性得到协同激活或抑制，有效地启动或抑制该类次生代谢合成途径，从而增加或减少特定次生代谢产物的产量[47]。植物中的转录因子主要分为bHLH、MYB、WRKY、Zinc-finger、bZIP、DREB、NAC等几个基因家族。1.2.2.2MYB转录因子研究进展MYB类转录因子是植物中最大的转录因子家族之一，在植物生长发育过程中发挥着重要作用，是调控黄酮类化合物合成的主要转录因子家族。MYB基因序列最早在1941年由Graf从引起禽急性成髓细胞白血病病毒AMV和E26中鉴定出来[48]。1982年，Klempnauer等人又从禽成髓细胞瘤病毒中鉴定出一个commantransforming基因，称为v-myb癌基因[49]。之后Golay等人又发现了在正常动物细胞中也存在相应的原癌基因c-myb[50]。玉米的Clorless1(C1)是植物中第一个被分离鉴定的MYB转录因子[51]。随后，像拟南芥、棉花、大豆等植物中也分离鉴定出功能各异的MYB蛋白并对其进行研究：AtMYB24对拟南芥花药发育发挥着重要作用；GhRAX3响应干旱胁迫
内蒙古科技大学硕士学位论文-9-MYB转录因子都具有一段保守性高的肽段，根据MYB结构域的数目，MYB转录因子家族可以分为4类：R1R2R3-MYB（3R-MYB），R1/2-MYB，R2R3-MYB（2R-MYB）和R1R2R2R1/2-MYB（4R-MYB）。其中2R-MYB（R2R3）转录因子是植物中数目最多的一类MYB蛋白。MYB基因表达明显受外界环境刺激所诱导，如信号分子茉莉酸（jasmonicacid，JA）、水杨酸（salicylicacid，SA）、脱落酸（abscisicacid，ABA）等。1.2.2.3茉莉酸甲酯对次生代谢物的影响茉莉酸甲酯（MethylJasmonate，MeJA）是一种植物内源生长调节物质，可诱导JA信号通路，它作为植物次生代谢途径中最主要的信号分子，参与次生代谢物（尤其黄酮类化合物）的合成调控[68]。外源MeJA被认为是植物中JA生物合成和JA信号传导途径的主要调节因子，并且已在番茄、烟草和拟南芥等植物中进行了广泛研究。MeJA可以显著诱导次生代谢物的合成，外源的MeJA对于重要的药用次生代谢产物如紫杉醇、积雪草中萜类化合物等均具有显著的诱导合成作用[15,69]。外源的MeJA或JA还对植物生长发育、果实发育、花粉生活力等方面都起着重要的调控作用（图1.3）。图1.3外源MeJA作用机制1.2.2.4MYB转录因子对黄酮类化合物合成的影响黄酮类化合物来自苯丙烷途径，肉桂酸-4-羟化酶（C4H）和查尔酮合成酶（CHS）是黄酮合成途径中的关键酶。C4H属于P450单加氧酶，该酶作用于整条代谢途径的
【参考文献】：
期刊论文
[1]甘蓝型油菜WRKY69基因的cDNA克隆及表达特征分析[J]. 姚玲芳,崔醒,梁湾湾,高世东,赵培玉,陈芹芹,燕敬利,李翠,江元清,杨博. 农业生物技术学报. 2020(02)
[2]锌指蛋白基因ZAT12提高转基因高油酸花生抗寒性[J]. 王旭达,张高华,王鹤,于树涛,李怀梅,王晓燕,范琦. 分子植物育种. 2020(16)
[3]甘草细胞悬浮培养初期褐化发生的机理研究[J]. 王佳琦,牛雯倩,李雅丽,赵舟,郭荣. 河南师范大学学报(自然科学版). 2020(01)
[4]过表达钾转运蛋白基因trkH提高玉米的钾营养[J]. 丁宝娟,安利佳,苏乔. 植物研究. 2020(01)
[5]番茄SlCDT1a基因克隆及功能分析[J]. 胡鑫,刘永胜,唐晓凤. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(12)
[6]谷子抗锈病反应相关MYB转录因子的鉴定与表达[J]. 白辉,宋振君,王永芳,全建章,马继芳,刘磊,李志勇,董志平. 中国农业科学. 2019(22)
[7]提高作物转基因效率方法研究进展[J]. 王臣臣,王丽华,刘言龙,纪康伟,申震,梁坤,詹秋文,李杰勤. 分子植物育种. 2019(11)
[8]基因枪介导的转TaGAPDH8基因小麦的获得与鉴定[J]. 雷代丽,雷瑛彤,张琳,张阳璞,邓西平,杨淑慎. 麦类作物学报. 2019(02)
[9]基因枪法介导的辣椒花药遗传转化技术研究[J]. 张晓芬,王国云,杜和山,陈斌,温长龙,耿三省. 核农学报. 2018(11)
[10]雷公藤MCT基因RNAi对雷公藤萜类活性成分生物合成的影响[J]. 宋雅迪,赵瑜君,陈上,胡添源,张睿,王家典,卢鋆,王秀娟,高伟,黄璐琦. 药学学报. 2018(08)
博士论文
[1]甘草细胞放大培养的过程工程研究[D]. 李雅丽.华中科技大学 2012
[2]甘草细胞培养合成甘草黄酮及其调控研究[D]. 杨英.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]沙冬青NAC转录因子基因AmNTL1和AmNAC6的克隆与功能分析[D]. 唐宽刚.内蒙古农业大学 2019
本文编号：3256929
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
黄酮类化合物生物合成(a)：黄酮类化合物母核结构图；(b)：苯丙烷代谢途径示意图
内蒙古科技大学硕士学位论文-7-图1.2转录因子作用机制植物中的次生代谢产物的合成均是由多种酶参与产生的，它们协同调控合成次生代谢物相关基因的表达。在合成过程中，增强相关基因的协同表达有利于次生代谢物产量的提高，这种协同表达与这些基因调控序列中相同或相近的顺式作用元件受到相同的转录因子或调节基因的作用有关[45,46]。转录因子并不直接对酶促反应进行调控作用，它是通过激活或抑制靶基因的mRNA转录的启动增强或削弱靶基因的表达从而达到控制某一代谢途径的目的。更重要是，同一转录因子可以同时对相关的多个靶基因进行调控，使目标途径的活性得到协同激活或抑制，有效地启动或抑制该类次生代谢合成途径，从而增加或减少特定次生代谢产物的产量[47]。植物中的转录因子主要分为bHLH、MYB、WRKY、Zinc-finger、bZIP、DREB、NAC等几个基因家族。1.2.2.2MYB转录因子研究进展MYB类转录因子是植物中最大的转录因子家族之一，在植物生长发育过程中发挥着重要作用，是调控黄酮类化合物合成的主要转录因子家族。MYB基因序列最早在1941年由Graf从引起禽急性成髓细胞白血病病毒AMV和E26中鉴定出来[48]。1982年，Klempnauer等人又从禽成髓细胞瘤病毒中鉴定出一个commantransforming基因，称为v-myb癌基因[49]。之后Golay等人又发现了在正常动物细胞中也存在相应的原癌基因c-myb[50]。玉米的Clorless1(C1)是植物中第一个被分离鉴定的MYB转录因子[51]。随后，像拟南芥、棉花、大豆等植物中也分离鉴定出功能各异的MYB蛋白并对其进行研究：AtMYB24对拟南芥花药发育发挥着重要作用；GhRAX3响应干旱胁迫
内蒙古科技大学硕士学位论文-9-MYB转录因子都具有一段保守性高的肽段，根据MYB结构域的数目，MYB转录因子家族可以分为4类：R1R2R3-MYB（3R-MYB），R1/2-MYB，R2R3-MYB（2R-MYB）和R1R2R2R1/2-MYB（4R-MYB）。其中2R-MYB（R2R3）转录因子是植物中数目最多的一类MYB蛋白。MYB基因表达明显受外界环境刺激所诱导，如信号分子茉莉酸（jasmonicacid，JA）、水杨酸（salicylicacid，SA）、脱落酸（abscisicacid，ABA）等。1.2.2.3茉莉酸甲酯对次生代谢物的影响茉莉酸甲酯（MethylJasmonate，MeJA）是一种植物内源生长调节物质，可诱导JA信号通路，它作为植物次生代谢途径中最主要的信号分子，参与次生代谢物（尤其黄酮类化合物）的合成调控[68]。外源MeJA被认为是植物中JA生物合成和JA信号传导途径的主要调节因子，并且已在番茄、烟草和拟南芥等植物中进行了广泛研究。MeJA可以显著诱导次生代谢物的合成，外源的MeJA对于重要的药用次生代谢产物如紫杉醇、积雪草中萜类化合物等均具有显著的诱导合成作用[15,69]。外源的MeJA或JA还对植物生长发育、果实发育、花粉生活力等方面都起着重要的调控作用（图1.3）。图1.3外源MeJA作用机制1.2.2.4MYB转录因子对黄酮类化合物合成的影响黄酮类化合物来自苯丙烷途径，肉桂酸-4-羟化酶（C4H）和查尔酮合成酶（CHS）是黄酮合成途径中的关键酶。C4H属于P450单加氧酶，该酶作用于整条代谢途径的
【参考文献】：
期刊论文
[1]甘蓝型油菜WRKY69基因的cDNA克隆及表达特征分析[J]. 姚玲芳,崔醒,梁湾湾,高世东,赵培玉,陈芹芹,燕敬利,李翠,江元清,杨博. 农业生物技术学报. 2020(02)
[2]锌指蛋白基因ZAT12提高转基因高油酸花生抗寒性[J]. 王旭达,张高华,王鹤,于树涛,李怀梅,王晓燕,范琦. 分子植物育种. 2020(16)
[3]甘草细胞悬浮培养初期褐化发生的机理研究[J]. 王佳琦,牛雯倩,李雅丽,赵舟,郭荣. 河南师范大学学报(自然科学版). 2020(01)
[4]过表达钾转运蛋白基因trkH提高玉米的钾营养[J]. 丁宝娟,安利佳,苏乔. 植物研究. 2020(01)
[5]番茄SlCDT1a基因克隆及功能分析[J]. 胡鑫,刘永胜,唐晓凤. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(12)
[6]谷子抗锈病反应相关MYB转录因子的鉴定与表达[J]. 白辉,宋振君,王永芳,全建章,马继芳,刘磊,李志勇,董志平. 中国农业科学. 2019(22)
[7]提高作物转基因效率方法研究进展[J]. 王臣臣,王丽华,刘言龙,纪康伟,申震,梁坤,詹秋文,李杰勤. 分子植物育种. 2019(11)
[8]基因枪介导的转TaGAPDH8基因小麦的获得与鉴定[J]. 雷代丽,雷瑛彤,张琳,张阳璞,邓西平,杨淑慎. 麦类作物学报. 2019(02)
[9]基因枪法介导的辣椒花药遗传转化技术研究[J]. 张晓芬,王国云,杜和山,陈斌,温长龙,耿三省. 核农学报. 2018(11)
[10]雷公藤MCT基因RNAi对雷公藤萜类活性成分生物合成的影响[J]. 宋雅迪,赵瑜君,陈上,胡添源,张睿,王家典,卢鋆,王秀娟,高伟,黄璐琦. 药学学报. 2018(08)
博士论文
[1]甘草细胞放大培养的过程工程研究[D]. 李雅丽.华中科技大学 2012
[2]甘草细胞培养合成甘草黄酮及其调控研究[D]. 杨英.华中科技大学 2007
硕士论文
[1]沙冬青NAC转录因子基因AmNTL1和AmNAC6的克隆与功能分析[D]. 唐宽刚.内蒙古农业大学 2019
本文编号：3256929
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