【摘要】：植物激素廣泛參與了植物的生長、發(fā)育以及抗逆等過程,在植物生命活動過程中發(fā)揮了重要作用。植物多肽激素是一類經(jīng)過蛋白酶體剪切后形成的具有特殊功能的成熟的多肽,其長度通常小于20個氨基酸,并且在植物體內(nèi)含量極低。近年來的研究表明,植物體內(nèi)的多肽激素通過細胞與細胞之間的信息傳遞參與到植物發(fā)育系統(tǒng)和適應(yīng)極端環(huán)境條件的調(diào)控過程。CEP(C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDE)基因編碼一個小肽前體,由N端分泌信號肽、可變域、一個或多個CEP結(jié)構(gòu)域和一個短的C末端延伸組成。研究表明,CEPs參與了植物根形態(tài)構(gòu)建、側(cè)根發(fā)生以及根瘤形成等過程。本研究中以‘嘎拉’蘋果為研究對象,通過同源序列比對,獲得蘋果中與擬南芥AtCEP1同源性最高的基因MDP0000886459,將其命名為MdCEP1。分析其啟動子順式作用元件和對生長素的響應(yīng);并通過合成成熟的MdCEP1p~(Hyp)多肽以及在擬南芥中異源表達MdCEP1分析其對根系生長發(fā)育的作用。通過在蘋果愈傷組織中過表達MdCEP1分析其對蘋果花青苷積累的影響。主要研究結(jié)果如下:1.蘋果MdCEP1基因生物信息學(xué)與表達模式分析染色體定位分析顯示蘋果MdCEP1基因位于蘋果第15號染色體�；蚪Y(jié)構(gòu)分析顯示MdCEP1只有一個外顯子,無內(nèi)含子。結(jié)構(gòu)域分析表明MdCEP1包含一個信號肽結(jié)構(gòu)域和一個CEP結(jié)構(gòu)域。進化樹分析顯示蘋果MdCEP1與白梨PbCEP1親緣關(guān)系最近,同源性最高。啟動子分析顯示MdCEP1啟動子序列含有與分生組織相關(guān)的CAT-box元件,赤霉素響應(yīng)元件(P-box),并且含有光響應(yīng)元件(MNF1)和與類黃酮合成相關(guān)的MYB類蛋白結(jié)合位點(MBSI)。表達模式分析顯示,MdCEP1主要在蘋果根和莖中表達。生長素響應(yīng)分析顯示,蘋果MdCEP1對不同濃度的IAA均有明顯響應(yīng)。以上結(jié)果表明MdCEP1可能在不同方面參與了蘋果生長發(fā)育的調(diào)控。2.蘋果MdCEP1基因調(diào)控擬南芥根系發(fā)育為了研究MdCEP1的功能,首先合成了MdCEP1蛋白在植物體中的活性成分-成熟的MdCEP1p~(Hyp)多肽,配制含有不同濃度MdCEP1p~(Hyp)的培養(yǎng)基。對擬南芥培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),擬南芥的主根變短,側(cè)根數(shù)目明顯減少,并且隨MdCEP1p~(Hyp)濃度的提高,抑制作用明顯加強。進一步在擬南芥中異位表達MdCEP1,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因擬南芥的主根長度和側(cè)根數(shù)同樣受到明顯抑制。qRT-PCR結(jié)果顯示,無論是MdCEP1p~(Hyp)處理的擬南芥還是過表達MdCEP1的擬南芥,生長素相關(guān)基因均明顯下調(diào),說明MdCEP1可能是通過影響生長素負調(diào)控植物根系的生長。3.蘋果MdCEP1基因調(diào)控花青苷積累通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化獲得MdCEP1轉(zhuǎn)基因蘋果愈傷組織。進一步分析發(fā)現(xiàn),在低溫強光下MdCEP1轉(zhuǎn)基因蘋果愈傷組織比野生型呈現(xiàn)出明顯的花青苷積累的表型。qRT-PCR分析顯示過表達MdCEP1能夠明顯促進蘋果花青苷合成相關(guān)基因的表達。MdCEP1在擬南芥中異位表達,同樣能夠促進擬南芥中花青苷的積累,并且促進擬南芥花青苷合成相關(guān)基因的表達。研究結(jié)果表明,Md CEP1能夠正調(diào)控蘋果花青苷的合成。
【圖文】：

圖 1-1 植物中生長素的合成途徑（Mashiguchi et al.，2011）Fig. 1-1 IAA Biosynthesis Pathway in Plants.2 生長素的運輸長素的運輸過程十分復(fù)雜，以極性運輸為主，并且涉及到許多蛋白的精生長素的極性運輸主要依賴于細胞內(nèi)特異的運輸載體實現(xiàn)。最早發(fā)現(xiàn)的入載體為 AUXI（AUXIN RESISTANTI），研究表明 AUX1 主要分布根，中柱細胞和源生韌皮部細胞，能夠特異性的介導(dǎo)生長素由質(zhì)膜外進入控根系發(fā)育（Bennett and Feldmann, 1996）。在 aux1 突變體中生長素的受到明顯影響，根的向地性喪失；以自由擴散方式進入細胞內(nèi)的外源 N復(fù) aux1 突變體的表型，但需要主動運輸?shù)耐庠?2,4-D 無法恢復(fù)其表miro et al., 2001）。隨后的研究表明與 AUXI 同源的 LAX1、LAX2 和 LAE AUXIN RESISTANT ） 同 樣 具 有 生 長 素 輸 入 載 體 的 功rtecheachirino et al., 2010）。

圖 1-2 花青苷代謝途徑（Petroni and Tonelli, 2011）Fig. 1-2 Anthocyanin metabolic pathways1.2.3 光照對花青苷的調(diào)控光照是花青苷合成過程中不可或缺的環(huán)境因子（Saure, 1990）。研究發(fā)現(xiàn)，蘋果樹冠內(nèi)光照分布的不同對蘋果果實花青苷的積累、果實含水量和可溶性固形物含量具有明顯影響（張晶楠等，2010）。通過運用不同光質(zhì)照射富士蘋果，觀察果實著色發(fā)現(xiàn)：UVB 光源照射富士蘋果能夠使果實含糖量和 PAL 酶活性顯著增加，并且使果皮表面花青苷含量明顯增加，促進了富士蘋果的著色。分析顯示，糖分的積累能夠在富士蘋果發(fā)育前期為其骨架的形成提供碳水化合物，后期為花青苷的形成提供底物（宋哲等，，2009）。生產(chǎn)中，常常通過果實套袋的方式影響蘋果果實的著色過程。果實摘袋后，
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S661.1

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本文編號：2590157