本文選題：大豆籽粒　切入點：GmABI3-8　出處：《山西農(nóng)業(yè)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：Abscisic acid insensitive 3(ABI3)對擬南芥種子發(fā)育過程中貯藏蛋白的積累、種子質(zhì)量、休眠和抗旱性均有調(diào)控作用。在大豆中,貯藏蛋白的蛋白質(zhì)組學研究已經(jīng)比較完善,但是對大豆中ABI3-like mRNA表達規(guī)律及其功能的研究仍未見報道。大豆中存在兩個ABI3-like型轉(zhuǎn)錄因子基因,分別為GmABI3-18和GmABI3-8。研究大豆ABI3-like和貯藏蛋白基因mRNA表達規(guī)律及其調(diào)控機制,進而明確ABI3-like對貯藏蛋白基因表達的促進作用,對提高大豆的蛋白含量具有重要意義。本研究選取引進自美國的高蛋白大豆品種NC111-1為試驗材料,研究GmABI3-18和GmABI3-8及貯藏蛋白基因Gyl, Gy2, Gy3, Gy4, Gy5, Gy7,7sa,7sα'和7sβ的表達規(guī)律及其相互作用機制,主要研究內(nèi)容與結果如下：(1)通過對籽粒和豆莢大小,干重、鮮重及含水量,蛋白質(zhì)含量等生理數(shù)據(jù)進行測定,結果發(fā)現(xiàn)：豆莢與籽粒的外形變化趨勢基本一致并隨發(fā)育時期改變,豆莢的發(fā)育速度快于籽粒,發(fā)育時期的豆莢和籽粒與脫水時期差別明顯；籽粒含水量逐漸降低；鮮重前期逐漸升高隨后在脫水期降低,而干重緩慢增加；蛋白質(zhì)含量保持在42.31%±5.25%水平,最大值出現(xiàn)在20d；單粒籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量變化曲線呈“S”型；籽粒的發(fā)育周期可以劃分為蛋白質(zhì)合成前期(10d到30d),蛋白質(zhì)快速積累期(30d到80d)和蛋白質(zhì)緩慢積累期(80d到100d),三個階段間的籽粒有明顯差異,其中蛋白質(zhì)快速積累期為貯藏蛋白合成的關鍵時期。(2)運用RT-qPCR技術對GmABI3-8與(GmABI3-18 mRNA表達規(guī)律進行研究,通過分析相同時期大豆植株不同組織中的表達差異,結果表明：GmABI3-8和GmABI3-18 mRNA在種子中特異性表達,表達量顯著高于根、莖、葉和花(P0.05)；對種子整個生長發(fā)育周期的GmABI3-8與GmABI3-18 mRNA表達規(guī)律進行分析,結果表明：GmABI3-8和GmABI3-18 mRNA的基本表達規(guī)律相同,其細微的差異可能是由基因進化過程產(chǎn)生的；分析成熟種子萌發(fā)過程中子葉與下胚軸中GmABI3-8與GmABI3-18 mRNA的表達差異,結果表明：在種子萌發(fā)時GmABI3-8和GmABI3-18 mRNA的表達量顯著降低(P0.05)。預測其功能與貯藏蛋白積累、種子脫水和休眠及抑制種子萌發(fā)有關。(3)應用RT-qPCR技術研究各貯藏蛋白基因mRNA表達規(guī)律,分析其與轉(zhuǎn)錄因子基因GmABI3-8和GmABI3-18 mRNA的關系,結果表明：貯藏蛋白基因(除Gy7)mRNA表達呈單峰曲線并具有時間特異性,40d到70d為高水平表達時期；整個周期中總表達量最高的三個基因依次為7sα,Gy1和7sβ,顯著高于其他基因(P0.05)；7sa大量表達時間最早,7sβmRNA在70d表達量顯著高于其他基因(P0.05)；Gy7mRNA的表達呈雙峰曲線且表達量顯著低于其他貯藏蛋白基因(P0.05)；ABI3-like mRNA與貯藏蛋白基因的表達水平在10d到70d顯著正相關(P0.05,r0.8)；GmABIA3-8 mRNA與貯藏蛋白基因表達量的相關性大于GmABI3-18 mRNA。(4)借助酵母單雜交系統(tǒng),分別驗證Gy2啟動子與除去RY重復元件的Cy2啟動子與GmABI3-8的分子作用機制,結果如下：GmABI3-8轉(zhuǎn)錄因子可以與RY重復元件在酵母單雜交系統(tǒng)中結合,對貯藏蛋白基因的表達有促進作用；RY重復元件與貯藏蛋白基因的表達有關,屬于轉(zhuǎn)錄活性調(diào)控因子；缺失RY重復元件的啟動子活性明顯降低。綜上所述,本研究第一次對大豆籽粒發(fā)育過程中ABI3-like對貯藏蛋白基因的調(diào)控機制進行了探討,證實大豆ABI3-like轉(zhuǎn)錄因子通過與貯藏蛋白基因啟動子中的RY重復元件結合并促進貯藏蛋白基因的表達,為高蛋白含量大豆育種提供了理論基礎。
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【學位授予單位】：山西農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S565.1

【參考文獻】

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本文編號：1564236