【摘要】：‘碭山酥梨’(Pyrus bretschneideri Rehd.)作為我國的重要果樹之一,深受人們的喜愛,在我國梨生產(chǎn)中占有重要的地位。‘碭山酥梨’果皮顏色為黃綠色,但其芽變品系‘銹酥’呈褐色。為探討IAA和擴(kuò)展蛋白(EXP)基因在褐皮芽變‘銹酥’果皮中作用,以‘碭山酥梨’和‘銹酥’不同生長(zhǎng)期果皮為試驗(yàn)材料,利用光學(xué)顯微鏡觀察果皮石蠟切片,并測(cè)量果皮蠟質(zhì)下五層細(xì)胞縱橫徑;運(yùn)用高效液相色譜來測(cè)定果皮中IAA含量,并通過實(shí)時(shí)熒光定量分析8個(gè)EXP基因的差異性表達(dá)。以外源IAA、IAA轉(zhuǎn)運(yùn)抑制劑NPA和IAA合成抑制劑AVG處理‘銹酥’果皮以未處理的‘碭山酥梨’和‘銹酥’為對(duì)照,分析了不同處理后IAA含量和篩選出的PbEXP3和PbEXP7兩個(gè)關(guān)鍵基因的差異表達(dá)。同時(shí),對(duì)梨基因組中EXP基因家族進(jìn)行生物信息學(xué)分析。試驗(yàn)主要結(jié)果如下:(1)本試驗(yàn)在梨基因組中共搜索到41個(gè)EXP基因,它們被分為4個(gè)亞族。梨EXP基因家族的進(jìn)化樹分析、保守序列分析、外顯子-內(nèi)含子結(jié)構(gòu)分析都表明EXP基因家族在植物進(jìn)化擴(kuò)增中相對(duì)比較保守。梨EXP基因家族內(nèi)部的共線性分析和染色體定位分析表明,EXP基因家族的擴(kuò)增主要包括部分重復(fù)和串聯(lián)重復(fù),但是部分重復(fù)的貢獻(xiàn)更大一點(diǎn)。總之,以上都表明梨EXP基因家族在進(jìn)化過程中相對(duì)比較保守。(2)‘碭山酥梨’和‘銹酥’不同時(shí)期IAA含量結(jié)果表明,IAA在‘碭山酥梨’和‘銹酥’果皮中的含量存在時(shí)間差異。在‘碭山酥梨’果皮中,IAA在50 d含量較高,隨著果實(shí)發(fā)育逐漸降低,到125 d時(shí)IAA含量快速增加并達(dá)到最大值。而在‘銹酥’果皮中,IAA在50 d含量較高,但隨著果實(shí)發(fā)育并沒有降低,而是在100 d時(shí)含量達(dá)到最高。這說明‘銹酥’中提前達(dá)到了IAA含量高峰,使得‘銹酥’在100 d時(shí)果皮細(xì)胞分裂較快,果實(shí)膨大更快,為形成細(xì)胞木栓化提供了可能。(3)不同EXP基因有著不同的功能,各基因表達(dá)也存在時(shí)空差異。PbEXP1和PbEXP3在果肉跟果皮中表達(dá)量相對(duì)較高外,在其他組織的表達(dá)量都很低;PbEXP4幾乎在葉、枝條、果梗、果皮和果肉中都有表達(dá),PbEXP6則在果肉中表達(dá)量較高,PbEXP5和PbEXP8則在葉和枝條中不表達(dá)。PbEXP2、PbEXP4、PbEXP6和PbEXP8的相對(duì)表達(dá)量在‘碭山酥梨’中,呈現(xiàn)出先降后升的規(guī)律,在50 d或75 d時(shí)相對(duì)表達(dá)量達(dá)到最低。在‘銹酥’中,也呈現(xiàn)出先降后升的規(guī)律,同樣是在50或75 d是相對(duì)表達(dá)量達(dá)到最低。PbEXP1、PbEXP3和PbEXP7在‘碭山酥梨’和‘銹酥’中的表達(dá)模式有所不同,在‘碭山酥梨’中都在125 d時(shí)表達(dá)量都達(dá)到最大值,而在‘銹酥’中都在100 d時(shí)達(dá)到最大值。這為IAA能夠調(diào)節(jié)PbEXP3和PbEXP7提供了依據(jù)。(4)不同時(shí)期梨果皮中IAA含量和8個(gè)EXP基因差異表達(dá)量相關(guān)性結(jié)果表明,‘碭山酥梨’果皮中PbEXP3和PbEXP7基因表達(dá)量與IAA含量相關(guān)系數(shù)分別為0.237和0.371,無相關(guān)性,而在‘銹酥’果皮中相關(guān)系數(shù)分別為0.762和0.763,呈現(xiàn)出顯著正相關(guān)。表明‘銹酥’果皮中PbEXP3和PbEXP7基因受到IAA的調(diào)控。(5)外源IAA能夠上調(diào)PbEXP3和PbEXP7基因表達(dá)量,而NPA對(duì)IAA轉(zhuǎn)運(yùn)抑制效果較弱,對(duì)PbEXP3和PbEXP7基因表達(dá)影響較小。AVG作為IAA合成抑制劑,明顯下調(diào)了PbEXP3和PbEXP7基因表達(dá)量,表明AVG能夠抑制IAA的合成并降低EXP的表達(dá)。
【圖文】：

EXP基因含有多個(gè)內(nèi)含子，外顯子/內(nèi)含子模式在EXP基因中是保守的[11]（圖1-1）。不同的EXP基因中內(nèi)含子的種類、數(shù)量和每個(gè)內(nèi)含子的長(zhǎng)度也有所不同，表明EXP基因內(nèi)含子在進(jìn)化過程中發(fā)生了添加和丟失。多數(shù)expansinA 家族含有兩個(gè)內(nèi)含子，分別為1和3，少數(shù)在進(jìn)化過程中會(huì)丟失其中一個(gè)；expansin B、 expansin-likeA和expansin-like B 家族具有四個(gè)內(nèi)含子。外顯子序列比對(duì)顯示，亞型EXP基因間結(jié)構(gòu)序列存在差異，即基因的中部存在插入序列，一般位于內(nèi)含子2和內(nèi)含子3之間。通過對(duì)擬南芥中的EXP進(jìn)行分析，其中expansinA的插入序列位于一段保守區(qū)的前端，其3’端具有保守氨基酸序列GWCN

Fig 1-1The structure of expansin gene1.2.2.3 EXP的蛋白結(jié)構(gòu)如圖1-2為EXP氨基酸序列結(jié)構(gòu)模式圖，對(duì)序列分析后得出EXP是由250-270個(gè)氨基酸構(gòu)成的小蛋白，含三個(gè)結(jié)構(gòu)域。其氨基末端為約22個(gè)氨基酸編碼的信號(hào)肽，進(jìn)入分泌途徑后被剪切，EXP成為約25-28kD的成熟肽。最后通過囊泡進(jìn)入細(xì)胞壁，在細(xì)胞壁中發(fā)揮作用。緊接著信號(hào)肽區(qū)域的是催化區(qū)域（15kD），，這一區(qū)域的序列與family-45糖基水解酶的催化區(qū)域相似。該蛋白碳末端含有一系列保守的色氨酸殘基（W），這些色氨酸在空間上類似于某些細(xì)菌的纖維素結(jié)合結(jié)構(gòu)，因此被假定為結(jié)合區(qū)域（約10kD）。
【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)】：S661.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2516309