【摘要】：生育酚是維生素E兩大類當(dāng)中的一大類,另一類叫做生育三烯酚,是動(dòng)植物體內(nèi)重要的抗氧化有機(jī)物質(zhì),但只能由光合型生物合成。生育酚合成所需底物中的PDP,從合成途徑來看,光合型種子(如:油菜、擬南芥)中維生素E合成過程中PDP這種底物80%來自于葉綠素降解途徑,僅20%來自于在GGR酶催化GGDP生成;而非光合型種子(如:蓖麻、桃仁)則只有GGDP經(jīng)GGR酶催化產(chǎn)生PDP這一唯一途徑。蓖麻,是一種適應(yīng)能力極強(qiáng)的植物,有非常重要的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值,其種子發(fā)芽之前胚乳和胚均呈白色。有研究證明非光合型蓖麻種子中維生素E含量至少是光合型大豆種子中含量的1.7倍,本實(shí)驗(yàn)室前期實(shí)驗(yàn)檢測發(fā)現(xiàn)蓖麻種子中的生育酚含量與種子為綠色的油菜相比高出約32%,于是我們推測蓖麻的GGR酶應(yīng)該具有更強(qiáng)的生成PDP的能力。本研究通過研究非光合型蓖麻種子中GGR酶的生化特性,力求揭示其高效積累生育酚的代謝機(jī)制,在此基礎(chǔ)上為進(jìn)一步提高光合型油料籽粒內(nèi)PDP含量提供理論依據(jù)。此外還利用擬南芥中超表達(dá)維生素E合成所必須的另一底物HGA的合成酶HPPD和生育酚合成第一步的縮合酶HPT進(jìn)行了研究,從而為未來的科研人員通過科技手段顯著增強(qiáng)主要油菜作物生產(chǎn)生育酚的能力提供新的理論依據(jù)。目前得到的主要結(jié)果如下:1.對蓖麻從開花到成熟的整個(gè)發(fā)育時(shí)期進(jìn)行了標(biāo)記以及胚、胚乳和葉片的取樣,并對所有樣品進(jìn)行了維生素E的測定,結(jié)果表明蓖麻種子的整個(gè)發(fā)育過程中,維生素E是不斷積累的。2.從蓖麻植株上取得的發(fā)育種子進(jìn)行了RNA提取,并進(jìn)行了cDNA反轉(zhuǎn),對蓖麻RcGGR基因進(jìn)行了擴(kuò)增,同時(shí)利用擬南芥的發(fā)育種子的cDNA進(jìn)行了擬南芥AtGGR基因的擴(kuò)增,PCR產(chǎn)物經(jīng)過測序比對后無堿基突變后構(gòu)建了組成型表達(dá)載體,通過遺傳轉(zhuǎn)化擬南芥ggr突變體分別獲得了近60和20個(gè)獨(dú)立的擬南芥T1代轉(zhuǎn)基因系,發(fā)現(xiàn)RcGGR這兩個(gè)轉(zhuǎn)錄本均不能對擬南芥ggr突變體進(jìn)行功能互補(bǔ),但AtGGR可以對擬南芥ggr突變體進(jìn)行功能互補(bǔ)。3.擴(kuò)增了蓖麻RcHPT和擬南芥AtHPT基因,對其也進(jìn)行了種子特異性植物表達(dá)載體構(gòu)建及遺傳轉(zhuǎn)化擬南芥,結(jié)果顯示兩類HPT轉(zhuǎn)基因系成熟種子的維生素E含量較WT有所增加,但是蓖麻RcHPT基因與擬南芥AtHPT基因相比效果并不明顯。維生素E生物合成途徑在某種程度上還受到了上游合成途徑的限制。4.對分別轉(zhuǎn)有蓖麻RcHPPD和擬南芥AtHPPD種子特異性超表達(dá)轉(zhuǎn)基因系種子進(jìn)行了維生素E含量檢測,結(jié)果顯示相比擬南芥AtHPPD,蓖麻RcHPPD更能提高轉(zhuǎn)基因擬南芥種子的維生素E含量。5.基于前面的幾點(diǎn)研究我們還將AtHPT、RcHPT、AtHPPD、RcHPPD進(jìn)行了不同形式的組合來共表達(dá),也嘗試了在共表達(dá)載體中使用不同的啟動(dòng)子,這一部分的結(jié)論暫時(shí)還沒有得到,但是已收獲T2代種子,下一步檢測種子中生育酚含量后即可得到結(jié)論。
【圖文】：

蓖麻（Ricinus communis L.,2n=20），屬于大戟科(Euphorbiaceae) 蓖麻屬（Ricinus）是一種一年生或多年生的草本雙子葉植物（邱麗俊 2014）。蓖麻適應(yīng)環(huán)境的能力極強(qiáng)，因此廣泛分布于世界各地，基因組大小不大不小，，約 350Mb（Foster et al 2005）。研究表明，世界范圍的蓖麻種子的遺傳多樣性較低（Allan et al 2008; Foster et al 2010）蓖麻在武漢可作 1-2 年生作物栽培，株高可達(dá) 4 米，莖桿有白粉，葉片互生，葉柄很長，葉片掌裂狀。莖頂端生圓錐花序雌雄花生長在同一花序上，雌花生于頂端，雌蕊 3 條，柱頭 2 裂，紅色，子房下位，3 室，無花被；雄花基本都位雌花下面，雄蕊有很多，聚生在一起。開花數(shù)量多，每個(gè)花穗上有幾十朵花，每朵花可開 3-5天。蒴果中有三粒種子，蒴果表面光滑或帶刺，種子腎形，有條狀斑紋。種子中胚乳所占比例遠(yuǎn)大于胚，且種子的整個(gè)發(fā)育過程中胚和胚乳中都沒有葉綠素的存在，呈現(xiàn)白色（圖 1）。武漢地栽花期可以從 5 月開花至 12 月，果期最長可從 6 月持續(xù)到第二年開花前夕。

添底物而言可以分成兩部分，增添 PDP 的含量或 HGA 的含量底物的含量。擬南芥純合突變體 vte5 的種子與野生型種子相比 0.8 倍 (Valentin 2006)。人們在甘藍(lán)型油菜中超表達(dá)可以控制以類胡蘿卜素的前體物質(zhì)酶：茄紅素合酶的基因，得到的結(jié)果顯類胡蘿卜素含量提高了 50 倍。以上的研究中生育酚含量的增加于 GGDP 轉(zhuǎn)化成 PDP 的這個(gè)步驟是有限制的。后又有科研人員HLSYN 種子中生育酚的含量是野生型擬南芥種子中含量的 0.2 合起來說明了在植物有葉綠體的組織中合成生育酚合成底物PDP 在 GGR 的催化作用下被還原成 PDP 和葉綠素降解途徑，這合成 PDP 途徑是葉綠素降解途徑，占到 80%（圖 4）。
【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】：S565.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2620335