本文關(guān)鍵詞：類黃酮氧化酶基因及其對(duì)彩色棉纖維顯色調(diào)控的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：彩色棉是一種相對(duì)白色棉而言纖維具有顏色的棉花。對(duì)于彩色棉纖維顏色發(fā)育的研究一直在進(jìn)行。前人的研究已經(jīng)確認(rèn)彩色棉纖維中的色素為類黃酮,而且類黃酮的合成代謝途徑也已明確,對(duì)于參與彩色棉纖維類黃酮合成途徑的關(guān)鍵酶及酶基因也進(jìn)行了不少工作。本研究在此基礎(chǔ)上,主要側(cè)重對(duì)類黃酮沉積后是否發(fā)生氧化反應(yīng)而顯色的探究。植物中類黃酮氧化過程中涉及三種酶——過氧化物酶(POD)、漆酶(LAC)、兒茶酚氧化酶(CO)。以白色棉為對(duì)照,將棕色棉和綠色棉作為觀察材料,進(jìn)行相關(guān)研究,得到的主要研究結(jié)果如下：1.在離體培養(yǎng)條件下,分別取培養(yǎng)不同天數(shù)的纖維,測(cè)定纖維的顏色參數(shù)、色素含量以及氧化酶活性等,發(fā)現(xiàn)棕色棉纖維從25d開始顏色明顯加深,POD活性在15d開始便逐漸增大,尤其是在20-30d內(nèi)活性增加最快,而CO活性在20d后變化幅度很小,基本穩(wěn)定在一個(gè)水平上,而可測(cè)出的類黃酮含量一直處于下降趨勢(shì),由此可以得出棕色棉纖維的顯色與類黃酮在POD的催化下發(fā)生了氧化反應(yīng)有很大關(guān)系,而與CO關(guān)系并不大,因氧化反應(yīng)過程形成了棕色聚合物導(dǎo)致了可測(cè)出的類黃酮含量不斷下降。對(duì)于綠色棉,纖維是從20d開始顯色的,但POD活性一直處在一個(gè)較低的水平,CO總體是下降趨勢(shì),可測(cè)出的類黃酮含量也一直處在一個(gè)較高的水平,由此可以看出綠色棉纖維中類黃酮的氧化反應(yīng)進(jìn)行得很少。而LAC的活性在棉花纖維中未檢測(cè)到,這可能是因?yàn)槊藁ㄖ蠰AC活性本來就較低加之POD的干擾造成的。通過向培養(yǎng)基內(nèi)添加氧化抑制劑抗壞血酸,發(fā)現(xiàn)其不僅可以抑制酶的活性導(dǎo)致顯色受阻,并且對(duì)胚珠和纖維的生長(zhǎng)發(fā)育也會(huì)造成影響。2.利用擬南芥漆酶基因的氨基酸序列為探針,在陸地棉基因組數(shù)據(jù)中進(jìn)行檢索和鑒定,結(jié)果在陸地棉中獲得48個(gè)LAC成員。同理,以擬南芥過氧化物酶基因的氨基酸序列為探針,在陸地棉基因組數(shù)據(jù)中得到134個(gè)POD成員。因擬南芥中無兒茶酚氧化酶,故選用楊樹、番茄、玉米的CO氨基酸序列為探針,在陸地棉基因組數(shù)據(jù)中獲得11個(gè)陸地棉CO成員。通過系統(tǒng)進(jìn)化樹分析將POD、LAC和CO三個(gè)基因家族成員分別劃分為6個(gè)、5個(gè)、3個(gè)亞家族。通過將這些成員定位到染色體上,進(jìn)而分析判定出基因復(fù)制事件,發(fā)現(xiàn)三個(gè)基因家族基因復(fù)制事件均較少,說明陸地棉中各基因家族未發(fā)生較大規(guī)模的家族擴(kuò)增。3.在鑒定出的陸地棉基因家族中根據(jù)亞家族分類選擇若干成員進(jìn)行基因表達(dá)的分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)各個(gè)成員在不同的組織中表達(dá)量存在較大的差異。此外,多個(gè)POD基因在棕色棉顯色期間處于較高水平的表達(dá),在綠色棉中的表達(dá)水平則較低,而LAC和CO基因在棉纖維中的表達(dá)從整體來看均不高,LAC基因在彩色棉顯色期間穩(wěn)定在一定的表達(dá)水平或者有小幅度的提升,但CO基因表達(dá)量則一直下降。由此得出,LAC和CO對(duì)彩色棉纖維中類黃酮的氧化所起到的推動(dòng)作用并不大,而棕色棉纖維中色素的氧化與POD基因的表達(dá)和酶活性關(guān)系較為密切。
【關(guān)鍵詞】：彩色棉 類黃酮 氧化 過氧化物酶 漆酶 兒茶酚氧化酶
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S562
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 縮略詞表10-14
• 1 文獻(xiàn)綜述14-32
• 1.1 彩色棉及其利用現(xiàn)狀14-17
• 1.1.1 彩色棉的涵義14
• 1.1.2 國(guó)內(nèi)外彩色棉的研究及利用現(xiàn)狀14-16
• 1.1.3 彩色棉的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用前景16-17
• 1.2 彩色棉的纖維色素17-20
• 1.2.1 彩色棉纖維色素的種類17-18
• 1.2.2 彩色棉纖維色素的合成途徑18-19
• 1.2.3 彩色棉纖維色素基因的研究進(jìn)展19-20
• 1.3 類黃酮代謝途徑與棉花纖維發(fā)育關(guān)系的研究進(jìn)展20-22
• 1.4 彩色棉纖維的顏色發(fā)育及顯色機(jī)制22-23
• 1.4.1 彩色棉的顏色發(fā)育22
• 1.4.2 彩色棉纖維細(xì)胞氧化還原狀態(tài)與纖維顯色22-23
• 1.5 植物中類黃酮的氧化23-28
• 1.5.1 類黃酮的氧化：褐變過程23-25
• 1.5.2 植物類黃酮氧化中的三種關(guān)鍵酶25-27
• 1.5.3 三種氧化酶的分級(jí)調(diào)控27-28
• 1.6 棉花胚珠離體培養(yǎng)技術(shù)的建立與發(fā)展28-30
• 1.6.1 棉花胚珠離體培養(yǎng)技術(shù)的建立28
• 1.6.2 棉花胚珠離體培養(yǎng)體系的發(fā)展和優(yōu)化28-30
• 1.7 本研究的內(nèi)容、目標(biāo)及意義30-32
• 1.7.1 本研究的內(nèi)容30
• 1.7.2 本研究的目的及意義30-32
• 2 彩色棉纖維顯色與類黃酮氧化酶活性關(guān)系的研究32-48
• 2.1 材料與方法33-38
• 2.1.1 試驗(yàn)材料33
• 2.1.2 胚珠離體培養(yǎng)所用培養(yǎng)基的制備33
• 2.1.3 組織培養(yǎng)的操作步驟33-35
• 2.1.4 顏色的測(cè)定35
• 2.1.5 棉纖維中色素含量的測(cè)定35-36
• 2.1.6 相關(guān)氧化還原酶活性測(cè)定36-37
• 2.1.7 氧化抑制劑及濃度設(shè)置37
• 2.1.8 纖維長(zhǎng)度和胚珠鮮重的測(cè)定37-38
• 2.2 結(jié)果與分析38-46
• 2.2.1 彩色棉纖維顏色的變化38-39
• 2.2.2 彩色棉纖維發(fā)育過程中色素含量的變化39-40
• 2.2.3 彩色棉纖維發(fā)育過程中相關(guān)氧化還原酶活性的變化40-43
• 2.2.4 抗壞血酸對(duì)彩色棉纖維發(fā)育及顯色的影響43-46
• 2.3 討論46-48
• 3 陸地棉POD、LAC和CO基因的鑒定及全基因組分析48-61
• 3.1 材料與方法48-50
• 3.1.1 陸地棉POD、LAC、CO基因的檢索48-49
• 3.1.2 陸地棉POD、LAC和CO基因家族系統(tǒng)進(jìn)化樹的構(gòu)建49
• 3.1.3 陸地棉POD、LAC和CO基因的染色體定位和基因復(fù)制事件的判定49-50
• 3.2 結(jié)果與分析50-59
• 3.2.1 陸地棉POD、LAC、CO基因的識(shí)別和鑒定50
• 3.2.2 陸地棉POD、LAC和CO基因家族的進(jìn)化分析50-54
• 3.2.3 陸地棉POD、LAC和CO基因的染色體定位和基因復(fù)制分析54-59
• 3.3 討論59-61
• 4 彩色棉中POD、LAC和CO基因的表達(dá)分析61-71
• 4.1 材料與方法61-65
• 4.1.1 試驗(yàn)材料61
• 4.1.2 基因序列的選擇和引物的設(shè)計(jì)61-63
• 4.1.3 RNA的提取和反轉(zhuǎn)錄63-64
• 4.1.4 熒光定量PCR64-65
• 4.2 結(jié)果與分析65-70
• 4.2.1 GhPOD在彩色棉中的表達(dá)分析65-66
• 4.2.2 GhLAC在彩色棉中的表達(dá)分析66-68
• 4.2.3 GhCO在彩色棉中的表達(dá)分析68-70
• 4.3 討論70-71
• 5 總結(jié)與展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-80

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