【摘要】：萜類化合物被認(rèn)為是最大的一大類天然產(chǎn)品和次生代謝產(chǎn)物,在許多植物和其他生物中都有發(fā)現(xiàn)且有超過40000種不同的結(jié)構(gòu)。植物產(chǎn)生很多種萜類化合物并具有高度多樣化的結(jié)構(gòu)。這類化合物扮演重要角色:在植物與環(huán)境因子互作以及基本的生物學(xué)進(jìn)程當(dāng)中發(fā)揮功能。萜類化合物是植物的一類特別重要的特征化合物,可以保護(hù)植物免受昆蟲和多種微生物傷害(如病毒,細(xì)菌,真菌)。大量相關(guān)轉(zhuǎn)基因植物的研究更加深入認(rèn)識(shí)了萜類發(fā)揮其功能的機(jī)制�；▓@鼠尾草(S.offcinalis)和藍(lán)色茴香鼠尾草(S.guaranitica L),是唇形科家族多年生草本植物,是具備藥用價(jià)值、芳香性和民族植物學(xué)特性的重要屬種,在不同組織中含有多種萜類成分。然而,這兩種鼠尾草中萜類化合物生物合成途徑的遺傳基礎(chǔ)幾乎未知。在本研究中,我們利用新一代測(cè)序技術(shù)建立花園鼠尾草和藍(lán)色茴香鼠尾草轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫,發(fā)現(xiàn)和分析萜類化合物生物合成途徑相關(guān)基因。在完成測(cè)序之后,我們使用煙草,擬南芥和大豆發(fā)根鑒定來自花園鼠尾草和藍(lán)色茴香鼠尾草的萜烯合酶基因(SoNEOD,SoCINS,SoSABS,SoLINS,SoFPPS,SoTPS6,SoFARD,SgFPPS,SgGPS 和SgLINS)以確定它們對(duì)各種組織中萜類合成的生物學(xué)意義。我們發(fā)現(xiàn)與野生型和GUS作為對(duì)照相比,表達(dá)這些萜烯合成基因的多數(shù)轉(zhuǎn)基因煙草、擬南芥和大豆產(chǎn)生更多的萜類化合物。此外,我們從大豆中克隆了 2個(gè)參與萜烯合成的基因(GmFDPS和GmGGPP)。通過轉(zhuǎn)化大豆發(fā)根,研究了來自花園鼠尾草、藍(lán)色茴香鼠尾草和大豆的12個(gè)萜烯基因(SoNEOD,SoCINS,SoGPS,SoSABS,SoLINS,SoFARD,SoTPS6,SgFPPS,SgGPS,SgLINS,GmFDPS 和 GmGGPP)對(duì)大豆結(jié)瘤的影響。我們發(fā)現(xiàn),與作為對(duì)照的GUS轉(zhuǎn)基因植物相比,多個(gè)表達(dá)這些萜烯基因的大豆發(fā)根結(jié)瘤數(shù)和根瘤的重量均增加。另一方面,為了評(píng)估轉(zhuǎn)基因煙草的抗蟲性,進(jìn)行了雙重選擇性攝食偏好和強(qiáng)制進(jìn)食測(cè)試。我們發(fā)現(xiàn),與表達(dá)boNEOD,SoCINS,SoSABS,SoLINS或SoTPS6煙草葉片相比,昆蟲更多的取食野生型煙草葉片。我們的研究結(jié)果顯示,抗蟲性很可能來自各種萜類化合物的積累。本研究為我們探究富含萜類化合物鼠尾草中復(fù)雜的代謝基因提供新的見解,并為我們利用鼠尾草中有用的萜類化合物生物合成基因開展代謝工程鋪平道路。我們的研究也為萜烯合成相關(guān)基因與大豆結(jié)瘤信號(hào)傳導(dǎo)之間的關(guān)系提供了新的見解。此外,本研究為將來培育抗蟲大豆品種的代謝工程奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：Q943.2
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本文編號(hào)：2593347