【摘要】：柑橘質(zhì)膜型質(zhì)子泵基因CsPH8的低表達是紅暗柳橙(Citrus sinensis cv.Honganliu)低酸性狀的重要原因。本實驗通過挖掘柑橘基因組數(shù)據(jù)庫,以暗柳橙(C.sinensis cv.Anliu)和紅暗柳橙為研究材料,克隆了可能參與調(diào)控CsPH8表達的AN1、AN11、PH3、PH4的同源基因,對這些基因進行了生物信息學(xué)分析,研究了這些基因的組織特異性和果實發(fā)育過程中在柑橘果實汁胞中的表達,以及與CsPH8表達和檬酸含量變化的關(guān)系,初步明確了柑橘AN1、AN11、PH3、PH4同源基因在CsPH8表達調(diào)控和檸檬酸積累中的作用。實驗結(jié)果如下:1.柑橘果實發(fā)育過程中檸檬酸含量和CsPH8的表達變化分析研究發(fā)現(xiàn),暗柳橙和早香柚(C.grandis cv.Zaoxiangyou)果實檸檬酸的含量在果實發(fā)育過程中均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,而紅暗柳橙和無酸柚(C.grandis cv.Acid free Pumelo)果實檸檬酸的含量在發(fā)育過程中顯著低于暗柳橙和早香柚,并且變化不明顯。CsPH8表達量在果實發(fā)育過程中的變化趨勢與檸檬酸變化趨勢相同,即在暗柳橙和早香柚果實汁胞中CsPH8的表達變化趨勢為先上升后下降,而在紅暗柳橙和無酸柚果實汁胞中CsPH8的表達量保持在較低水平,且顯著低于暗柳橙和早香柚。2.AN1、AN11、PH3、PH4同源基因的挖掘分別從柑橘基因組中克隆到一個AN1同源基因(命名為CsAN1)、一個AN11同源基因(CsAN11)、一個PH3同源基因,該基因存在三個轉(zhuǎn)錄本(命名為CsPH3-1、CsPH3-2、CsPH3-3)和一個PH4同源基因(命名為CsPH4)。它們編碼的蛋白分別為bHLH類轉(zhuǎn)錄因子、WD40類轉(zhuǎn)錄因子、WRKY類轉(zhuǎn)錄因子和R2R3-MYB類轉(zhuǎn)錄因子。3.AN1、AN11、PH3、PH4同源基因的組織特性分析測定AN1、AN11、PH3、PH4同源基因在暗柳橙不同組織結(jié)構(gòu)中的表達。發(fā)現(xiàn)CsAN1在汁胞中表達量最高,CsAN11在葉中表達量最高,CsPH3-1在花中表達量最高,CsPH3-2莖中表達量最高,CsPH3-3在葉和莖中表達量最高,CsPH4在莖中表達量最高。4.AN1、AN11、PH3、PH4同源基因在果實發(fā)育過程中的表達分析研究發(fā)現(xiàn):CsAN1基因在暗柳橙和早香柚中的表達量均顯著高于紅暗柳橙和無酸柚,且基因表達變化趨勢與暗柳橙和早香柚中檸檬酸的變化趨勢相同,與CsPH8基因的表達趨勢相同;CsAN11基因表達變化趨勢與暗柳橙和早香柚中的檸檬酸變化趨勢均不相同;CsPH3-1基因在暗柳橙和早香柚中的表達量均顯著高于紅暗柳橙和無酸柚,且基因表達變化趨勢與暗柳橙和早香柚中檸檬酸的變化趨勢相同,而CsPH3-2和CsPH3-3基因表達變化趨勢與暗柳橙和早香柚中的檸檬酸變化趨勢均不相同;CsPH4基因在暗柳橙和早香柚果實發(fā)育后期的表達量均顯著高于紅暗柳橙和無酸柚,且基因表達變化趨勢與暗柳橙和早香柚中檸檬酸的變化趨勢相同。綜合以上結(jié)果,推測CsPH4、CsPH3-1,尤其CsAN1在紅暗柳橙中的低表達可能是CsPH8在紅暗柳橙中低表達的重要原因。它們可能通過調(diào)控CsPH8參與了紅暗柳橙低酸性狀形成。
【圖文】：

柑橘質(zhì)膜型質(zhì)子泵基因 CsPH8 的轉(zhuǎn)錄因子挖掘及表達特性分析，并以這種形式向液泡內(nèi)轉(zhuǎn)運(Ahl et al 2004, Rentsch and Martinoi檬酸到達液泡內(nèi)，迅速被質(zhì)子化成 citrateH3、 citrateH2-和 citr et al 2006)，并在液泡中大量積累。在檸檬酸流入的過程中，質(zhì)子的低 pH 值，在檸檬酸被質(zhì)子化后的不同類型中，citrateH3、 citr中主要的緩沖物質(zhì)，液泡中 citrateH2-可以經(jīng)由 CsCit1（檸檬酸/）運輸出液泡。CsCit1 對 citrateH2-的選擇性運輸以及液泡膜對 citr作用都有助于增強液泡的緩沖能力和酸化能力（Hussain et al 201檸檬酸的積累受到多方面因素的影響，，通過前人的研究和報道，大檬酸積累的模式和規(guī)律等方面形成了共識，但在影響果實檸檬酸含和關(guān)鍵代謝步驟等方面尚有待進一步研究和驗證（盧曉鵬等 201

圖 1-2 矮牽牛液泡酸化的調(diào)節(jié)模型（Verweij et al 2016）2 Model of regulate vacuolar acidification of petuina (Verweij et a與目的Shi 等（2015）證實 CsPH8 基因在紅暗柳橙果實中的酸的重要原因。然而，CsPH8 在紅暗柳橙中表達量前研究發(fā)現(xiàn)矮牽牛的 phPH5 基因的轉(zhuǎn)錄受到 AN1、A協(xié)同調(diào)控，最終影響液泡的酸化（Spelt et al 2002, Quj et al 2008, Verweij et al 2016）。為了驗證在柑橘果實因子、并且是否也參與了 CsPH8 的基因調(diào)控，本課實發(fā)育過程中檸檬酸含量和 CsPH8 的表達變化分析； AN1、AN11、PH3、PH4 同源基因的挖掘與驗證；
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S666

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本文編號：2594224