【摘要】：Lateral organ boundaries domain(LBD)家族是植物中特有的一類轉(zhuǎn)錄因子。LBD轉(zhuǎn)錄因子參與調(diào)控植物頂端分生組織和側(cè)生器官原基的啟動(dòng)以及邊界的建立、植物體內(nèi)激素的積累以及花青苷和硝酸鹽代謝途徑。LBD蛋白家族作為一類新發(fā)現(xiàn)高等植物的轉(zhuǎn)錄因子,目前僅在擬南芥、水稻等模式植物中揭示了部分LBD基因的功能,而在蘋果中的研究相對(duì)較少�；ㄇ嘬兆鳛樘O果色澤的主要成分和重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),對(duì)果實(shí)品質(zhì)起到重要作用。蘋果全基因組測(cè)序的完成對(duì)蘋果花青苷合成相關(guān)的LBD基因的鑒定具有重要的意義。本研究從蘋果中分離出一個(gè)典型的LOB-Domain的基因,并進(jìn)一步分析了其表達(dá)模式。通過(guò)轉(zhuǎn)基因獲得超表達(dá)MdLBD13的蘋果愈傷和擬南芥分析其功能,研究工作揭示了蘋果中LBD基因調(diào)控花青苷的合成以及硝酸鹽代謝途徑。主要研究結(jié)果和結(jié)論如下:1.從"嘎拉"蘋果中分離出MdLBD13(MDP0000317227)。MdLBD13基因?yàn)?53 bp,編碼251個(gè)氨基酸。該蛋白具典型的LOB-Domain,在它的N端具有典型的CX2CX6CX3C zinc finger-like domain,是LBD基因家族的第二類成員。氨基酸序列比較分析與系統(tǒng)進(jìn)化樹分析表明,MdLBD13基因是擬南芥LBD37/38的同源基因。2.qRT-PCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,MdLBD13在蘋果各個(gè)器官中都有表達(dá),進(jìn)一步分析其表達(dá)模式發(fā)現(xiàn),MdLBD13在蘋果苗中特異性響應(yīng)硝酸鹽,因此MdLBD13有可能參與到蘋果硝酸鹽代謝途徑中。3.為了研究MdLBD13在蘋果花青苷合成中的作用,在蘋果愈傷組織過(guò)量表達(dá)MdLBD13基因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,轉(zhuǎn)基因愈傷組織明顯減少了花青苷的積累,并且MdLBD13能夠抑制花青苷相關(guān)的MYB、b HLH以及花青苷合成途徑的關(guān)鍵基因的表達(dá)。4.過(guò)量表達(dá)MdLBD13能夠抑制蘋果中硝酸鹽吸收轉(zhuǎn)運(yùn)以及同化過(guò)程中基因的表達(dá)。檢測(cè)蘋果愈傷中的硝酸鹽以及硝酸還原酶活性的結(jié)果驗(yàn)證了MdLBD13能夠影響蘋果硝酸鹽代謝途徑。5.為了進(jìn)一步驗(yàn)證MdLBD13的功能,在擬南芥中異位表達(dá)MdLBD13,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在擬南芥中,MdLBD13也可以抑制花青苷的合成和硝酸鹽的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)。6.在擬南芥中異位表達(dá)MdLBD13可以明顯促進(jìn)側(cè)根的形成。
[Abstract]:Lateral organ boundaries domain (LBD) transcription factors regulate primordium initiation of apical meristem and lateral organ as well as establish boundary of plant apical meristem and lateral organ. The accumulation of hormones and the metabolism of anthocyanins and nitrate in plants. As a new transcription factor of higher plants, LBD protein family has only revealed the function of some LBD genes in Arabidopsis, rice and other model plants. There is relatively little research in apple. Anthocyanin, as the main component and important nutrient of apple color, plays an important role in fruit quality. The complete sequencing of apple genome is of great significance for the identification of LBD genes related to anthocyanin synthesis in apple. In this study, a typical LOB-Domain gene was isolated from apple and its expression pattern was further analyzed. The functions of apple calli overexpressing MdLBD13 and Arabidopsis thaliana were analyzed by transgenic method. The results showed that LBD gene regulated anthocyanin synthesis and nitrate metabolism in apple. The main findings and conclusions are as follows: 1. MdLBD13 (MDP0000317227) was isolated from Gala apple. The MdLBD13 gene encodes 251 amino acids for 753 bp,. The protein has a typical LOB-Domain, and a typical CX2CX6CX3C zinc finger-like domain, at its N-terminal is the second member of the LBD gene family. Amino acid sequence comparison and phylogenetic tree analysis showed that MdLBD13 gene was a homologous gene of Arabidopsis thaliana LBD37/38. The results of 2.qRT-PCR showed that MdLBD13 was expressed in all organs of apple, and further analysis of its expression pattern revealed that the gene was a homologue gene of Arabidopsis thaliana LBD37/38. MdLBD13 specifically responds to nitrate in apple seedlings, so MdLBD13 may be involved in the nitrate metabolism pathway of apple. 3. In order to study the role of MdLBD13 in the synthesis of apple anthocyanin, MdLBD13 gene was overexpressed in apple calli. The results showed that transgenic calli significantly reduced the accumulation of anthocyanin, and MdLBD13 could inhibit the expression of anthocyanin-related MYB,b HLH and the key genes of anthocyanin synthesis pathway. 4. Overexpression of MdLBD13 could inhibit nitrate uptake and transport and gene expression in apple during assimilation. The activity of nitrate and nitrate reductase in apple calli showed that MdLBD13 could affect the pathway of nitrate metabolism in apple. 5. In order to further verify the function of MdLBD13, the results of ectopic expression of MdLBD13, in Arabidopsis showed that MdLBD13 could also inhibit anthocyanin synthesis and nitrate uptake and transport in Arabidopsis thaliana. 6. Ectopic expression of MdLBD13 in Arabidopsis significantly promoted the formation of lateral roots.
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S661.1

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8 高s，

本文編號(hào)：2435614