本文選題：玉米 + GRAS蛋白家族　； 參考：《安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：玉米是全世界重要的糧食作物之一,同時(shí)也是高產(chǎn)量的谷類作物,不僅可以作為人類和動(dòng)物的糧食,而且還可以為工業(yè)生產(chǎn)提供重要的原材料,在人類的生產(chǎn)生活中占據(jù)越來(lái)越重要的位置。淀粉占有玉米籽粒的大部分比重,提高淀粉含量對(duì)于提高作物產(chǎn)量至關(guān)重要。由于分子結(jié)構(gòu)的差異可以將淀粉分為直鏈淀粉和支鏈淀粉,他們因本身結(jié)構(gòu)以及在淀粉中所占的比重不同從而直接或間接地影響了淀粉的理化特性以及進(jìn)一步加工性能,最終影響到淀粉的最適用途。因此,研究如何提高和改善玉米籽粒中的淀粉含量以及直鏈淀粉和支鏈淀粉的比重,有助于對(duì)淀粉代謝途徑的進(jìn)一步研究,對(duì)進(jìn)一步完善淀粉代謝途徑,改善淀粉含量和品質(zhì)的研究有重要的理論和實(shí)踐意義。本實(shí)驗(yàn)利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)并結(jié)合生物信息學(xué)分析篩選出與淀粉合成相關(guān)的基因ZmGRAS17,并通過(guò)過(guò)表達(dá)技術(shù)對(duì)該基因在玉米淀粉代謝途徑中的功能及作用機(jī)制進(jìn)行了初步探索。獲得了以下主要結(jié)果:1.根據(jù)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果和生物信息學(xué)分析,篩選了一個(gè)淀粉合成相關(guān)調(diào)控基因ZmGRAS17,并從玉米自交系B73中克隆出該基因。該基因編碼區(qū)全長(zhǎng)1527bp,總共編碼508個(gè)氨基酸,其編碼蛋白的相對(duì)分子質(zhì)量為56.08 kDa,等電點(diǎn)為5.91,氨基酸分析顯示其屬于GRAS家族中的DELLA分支蛋白。2.不同組織熒光定量PCR分析顯示,ZmGRAS17在選取的根、莖、葉、雄穗、花絲、果穗、胚和胚乳組織中均有表達(dá),胚乳中的表達(dá)量明顯高于其他組織,尤其在授粉后20 d的胚乳中表達(dá)量最高。3.轉(zhuǎn)錄自激活檢測(cè)實(shí)驗(yàn)表明,與對(duì)照組相比,轉(zhuǎn)化過(guò)pGBKT7-ZmGRAS17載體的酵母細(xì)胞在SD/Trp-His-Ade/X-α-GAL三缺板上無(wú)法正常生長(zhǎng),只能在SD/Trp-一缺培養(yǎng)平板上生長(zhǎng),沒(méi)有顯示出α-半乳糖苷酶活性,這些結(jié)果表明ZmGRAS17在酵母中無(wú)自身激活能力。4.亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)表明,ZmGRAS17與GFP載體的融合表達(dá)蛋白定位于細(xì)胞膜中,是一個(gè)膜定位蛋白。5.過(guò)量表達(dá)ZmGRAS17的轉(zhuǎn)基因植株與野生型和空載體相比,除籽粒長(zhǎng)度和厚度變小外,其他生長(zhǎng)表型上沒(méi)有明顯差異。通過(guò)對(duì)籽粒淀粉含量的分析發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因種子籽粒中的總淀粉明顯低于野生型和空載體,與野生型相比下降了3.16%,而轉(zhuǎn)基因植株中直鏈淀粉含量較野生型下降了16.86%;掃面電鏡實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),ZmGRAS17轉(zhuǎn)基因種子中部和背部的淀粉顆粒較野生型和空載體沒(méi)有發(fā)生變化,但腹部的淀粉顆粒變化非常明顯。野生型和空載體種子腹部的淀粉體呈致密均勻分布,無(wú)游離淀粉顆粒,而轉(zhuǎn)基因種子腹部的淀粉體排列疏松,其間游離著很多球形單粒淀粉粒;對(duì)籽�？扇苄蕴呛糠治霭l(fā)現(xiàn),與野生型和空載體相比,轉(zhuǎn)基因植株籽粒的可溶性糖含量略有上升;對(duì)籽粒農(nóng)藝性狀的統(tǒng)計(jì)研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)基因植株相對(duì)于野生型和空載體植株,籽粒長(zhǎng)度幾乎沒(méi)有變化,而籽粒寬度和厚度明顯下降,較野生型分別降低了3.74%和6.19%,千粒重隨之也明顯下降,較野生型降低了10.63%。這些結(jié)果初步說(shuō)明ZmGRAS17基因的過(guò)表達(dá)影響了淀粉顆粒結(jié)構(gòu)和大小。
[Abstract]:Corn is one of the most important grain crops in the world. It is also a grain crop with high yield. It can not only serve as food for human and animal, but also provide important raw materials for industrial production. It occupies a more and more important position in human production and life. Starch occupies most of the proportion of corn grain and improves starch content. Because of the difference in molecular structure, the starch can be divided into amylose and amylopectin, which directly or indirectly affect the physicochemical properties and further processing properties of starch, which will affect the most suitable way of starch. The research on how to improve and improve the starch content in corn grain and the proportion of amylose and amylopectin can help to further study the pathway of starch metabolism. It has important theoretical and practical significance to further improve the pathway of starch metabolism and improve the content and quality of starch. The gene ZmGRAS17 related to starch synthesis was screened by bioinformatics analysis, and the function and mechanism of the gene in maize starch metabolism pathway were preliminarily explored through overexpression technology. The following main results were obtained: 1. a starch synthesis phase was screened according to the sequencing results of the transcriptional group and the bioinformatics analysis. The gene, ZmGRAS17, was cloned from the maize inbred line B73, which encodes a total length of 1527bp and encodes a total of 508 amino acids. The relative molecular mass of the encoded protein is 56.08 kDa and the isoelectric point is 5.91. The amino acid analysis shows that it belongs to the DELLA branching protein.2. in the GRAS family with the fluorescence quantitative PCR analysis of different tissues. ZmGRAS17 was expressed in the selected roots, stems, leaves, spikes, flowers, spikes, spikes, embryos and endosperm tissues. The expression of the endosperm in the endosperm was significantly higher than that of other tissues, especially in the 20 d endosperm after pollination, the highest.3. transcriptional activation test showed that the yeast cells that transformed the pGBKT7-ZmGRAS17 vector were in SD/Trp-Hi compared with the control group. S-Ade/X- alpha -GAL three can not grow normally on the deficient plate and can only grow on a SD/Trp- deficient culture plate and does not show alpha galactosidase activity. These results show that ZmGRAS17 in yeast has no self activation capacity.4. subcellular localization experiment, which indicates that the fusion protein expression protein of ZmGRAS17 and GFP carrier is located in the cell membrane, and is a membrane binding. Compared with the wild type and the empty vector, the transgenic plants with the protein.5. overexpressed ZmGRAS17 had no obvious difference in the other growth phenotypes except the grain length and thickness. The total starch in the grain of the transgenic seeds was significantly lower than that of the wild type and the empty carrier, and the total starch content of the transgenic seeds decreased by 3.16 compared with the wild type. The amylose content of the transgenic plants decreased by 16.86% than that of the wild type, and the scanning electron microscopy showed that the starch granules in the middle and back of the ZmGRAS17 transgenic seeds were not changed, but the changes in the starch granules in the abdomen were very obvious. The amyloid body in the abdomen of the wild type and the empty body showed a compact and uniform distribution. There was no free starch granules, and the starch bodies in the abdomen of the transgenic seeds were loosely arranged and many spherical single starch granules were free between them. The soluble sugar content of the grain was slightly higher than that of the wild type and the empty carrier. Compared with the wild type and the empty carrier, the grain length almost did not change, but the grain width and thickness decreased obviously, which decreased by 3.74% and 6.19% compared with the wild type, and the 1000 grain weight decreased obviously, and the 10.63%. results showed that the overexpression of ZmGRAS17 gene affected the structure and size of starch granules.
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S513;Q943.2

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本文編號(hào)：2081848