‘紅綿蜜柚’生長(zhǎng)素誘導(dǎo)相關(guān)基因CgPCNT115的克隆及功能分析
發(fā)布時(shí)間:2022-01-01 16:29
‘紅綿蜜柚’(Citrus grandis(L.)Osbeck.cv.‘Hongmianmiyou’)是近年從‘琯溪蜜柚’(C.grandis(L.)Osbeck.cv.‘Guanximiyou’)芽變株系中選育的優(yōu)良蜜柚新品種,具有汁多化渣、酸甜適中、豐產(chǎn)性好等優(yōu)點(diǎn)。在四川產(chǎn)區(qū)常用枳(Poncirus trifoliata)作為‘琯溪蜜柚’的砧木,而課題組在推廣栽培‘紅綿蜜柚’時(shí)發(fā)現(xiàn),以枳為砧木時(shí)嫁接苗表現(xiàn)出接穗葉片黃化甚至死亡現(xiàn)象,以香橙(C.junos)為砧木時(shí)嫁接苗生長(zhǎng)勢(shì)良好,‘琯溪蜜柚’以枳為砧木同樣可以正常生長(zhǎng)發(fā)育。針對(duì)該現(xiàn)象,基于課題組前期轉(zhuǎn)錄組研究數(shù)據(jù)顯示,CgPCNT115基因與生長(zhǎng)素誘導(dǎo)相關(guān),它可能與枳砧‘紅綿蜜柚’幼苗黃化密切相關(guān)。生長(zhǎng)素誘導(dǎo)蛋白PCNT115在許多植物中已經(jīng)鑒定,其涉及的生理生化過(guò)程較多,但相關(guān)功能及機(jī)理并不清楚,因此,本研究以‘紅綿蜜柚’為材料,克隆CgPCNT115基因及啟動(dòng)子序列,與‘琯溪蜜柚’克隆序列進(jìn)行了比較分析。同時(shí),對(duì)CgPCNT115在不同嫁接組合、葉片不同發(fā)育時(shí)期、不同組織中的表達(dá)特性進(jìn)行了測(cè)定與分析;并對(duì)CgPCNT115基因...
【文章來(lái)源】:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)四川省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:61 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
三個(gè)嫁接組合植株照片
‘紅綿蜜柚’生長(zhǎng)素誘導(dǎo)相關(guān)基因CgPCNT115的克隆及功能分析7圖2IAA的生物合成及運(yùn)輸模式圖注:藍(lán)色標(biāo)注屬于IAA合成途徑;黑色標(biāo)注為中間產(chǎn)物;綠色標(biāo)注屬于IAA運(yùn)輸途徑。Fig.2ThebiosynthesisandtransportmodelofIAANote:BluelabelingbelongstothesynthesispathwayofIAA;Blacklabelingistheintermediate;GreenlabelingbelongstoIAAtransportationway.1.3.2生長(zhǎng)素的運(yùn)輸生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸依賴于生長(zhǎng)素運(yùn)輸載體,在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸載體包括輸入載體AUX1、輸出載體PIN以及兼有輸入和輸出載體功能的MDR/PGP蛋白[59]。IAA的生物合成及運(yùn)輸如圖2所示。三種運(yùn)輸?shù)鞍椎牟糠志幋a基因已經(jīng)在許多植物中得到功能驗(yàn)證,也進(jìn)一步證實(shí)了該條途徑的有效性。其中,值得關(guān)注的是兩個(gè)輸出載體PIN及PGP之間的關(guān)系以及是否存在互作。有研究通過(guò)共表達(dá)手段發(fā)現(xiàn),PGP蛋白與PIN蛋白協(xié)同作用增強(qiáng)了對(duì)生長(zhǎng)素的輸出能力及對(duì)IAA的親和性[60]。那么,除此之外,三種運(yùn)輸載體之間是否還存在互作是接下來(lái)迫切需要弄清楚的問(wèn)題。另外,三個(gè)蛋白的編碼基因家族在生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸過(guò)程中的具體表達(dá)模式以及他們之間的相互協(xié)調(diào)作用是如何進(jìn)行的也將是后續(xù)研究的重要方向。1.3.3生長(zhǎng)素的響應(yīng)生長(zhǎng)素的響應(yīng)及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程較為復(fù)雜。生長(zhǎng)素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程的完成主要通過(guò)Aux/IAA、GH3以及SAUR這三個(gè)基因家族進(jìn)行調(diào)控。除此之外,生長(zhǎng)素響應(yīng)因子(ARFs)作為一類特殊的轉(zhuǎn)錄因子,能夠特異性結(jié)合生長(zhǎng)素初期響應(yīng)基因啟動(dòng)子中
‘紅綿蜜柚’生長(zhǎng)素誘導(dǎo)相關(guān)基因CgPCNT115的克隆及功能分析8的AuxRE元件,從而在生長(zhǎng)素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮激活或抑制作用。IAA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式如圖3所示。圖3IAA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式圖注:紅色標(biāo)注屬于IAA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑;綠色標(biāo)注屬于IAA運(yùn)輸途徑;藍(lán)色標(biāo)注屬于IAA生物合成途徑。Fig.3TheIAAsignaltransductionmodediagramNote:RedlabelingbelongstoIAAsignaltransductionpathway;greenlabelingbelongstoIAAtransportpathway;andbluelabelingbelongstoIAAbiosynthesispathway.ARFs與其它轉(zhuǎn)錄因子一樣具有該家族特殊的結(jié)構(gòu)且擁有獨(dú)立的功能,ARFs蛋白在不同的作物中其分子結(jié)構(gòu)上具有一定的相似性,絕大部分ARF成員由三部分構(gòu)成。包括N端的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)區(qū)域B3-typeDBD、中間區(qū)域(middleregion)以及C端的二聚化結(jié)構(gòu)區(qū)域(C-terminaldomain)[61]。B3-typeDBD區(qū)域能夠直接特異性的結(jié)合生長(zhǎng)素響應(yīng)基因啟動(dòng)子中的順式作用元件AuxRE,且主要是前面4個(gè)堿基TGTC。近些年通過(guò)基因組技術(shù)分析,越來(lái)越多植物中的ARFs家族被相繼報(bào)道;主要包括模式植物、經(jīng)濟(jì)作物、果樹(shù)等,如水稻、柑橘、番茄、大豆、玉米、香蕉、油菜等[62]。隨著研究的不斷深入,ARFs對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控作用也被挖掘出來(lái)。首先,在葉和花的生長(zhǎng)發(fā)育方面是最先被鑒定的[63-65],隨后又鑒定出在種子的萌發(fā)及發(fā)育過(guò)程[63]以及果實(shí)的發(fā)育過(guò)程[66]具有調(diào)控作用。近些年,也有研究發(fā)現(xiàn)ARFs在響應(yīng)生物和非生物脅迫上發(fā)揮重要作用[67-68]。近年來(lái),研究者們對(duì)ARFs的作用方式及其保守域的功能給出了新的詳細(xì)信息[69]。他們證實(shí)了ARFs對(duì)于生長(zhǎng)素通路輸出的關(guān)鍵作用,
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]2個(gè)14-3-3蛋白基因在香蕉果實(shí)成熟過(guò)程中的表達(dá)分析[J]. 李美英,金志強(qiáng),楊小亮,賈彩虹,夏啟玉,郭靜遠(yuǎn),賀萍萍,徐碧玉. 熱帶作物學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]枳砧紅綿蜜柚嫁接黃化苗的光合特性及其CgSGR基因克隆與表達(dá)分析[J]. 何文,王燕,陳清,徐世榮,湯浩茹,潘東明,王小蓉. 西北植物學(xué)報(bào). 2018(05)
[3]生長(zhǎng)素響應(yīng)因子(ARF)與植物遺傳育種[J]. 宋順,黃東梅,馬蔚紅,王甲水,周兆禧,許奕. 分子植物育種. 2018(08)
[4]基于CRISPR/Cas9技術(shù)的水稻溫敏不育基因tms5突變體的構(gòu)建[J]. 黃忠明,周延彪,唐曉丹,趙新輝,周在為,符星學(xué),王凱,史江偉,李艷鋒,符辰建,楊遠(yuǎn)柱. 作物學(xué)報(bào). 2018(06)
[5]蘋(píng)果細(xì)胞分裂素響應(yīng)因子基因MdCRF4的分離與功能鑒定[J]. 安建平,宋來(lái)慶,趙玲玲,由春香,王小非,郝玉金. 園藝學(xué)報(bào). 2017(11)
[6]植物生長(zhǎng)素響應(yīng)因子ARF與生長(zhǎng)發(fā)育[J]. 李艷林,高志紅,宋娟,王萬(wàn)許,侍婷. 植物生理學(xué)報(bào). 2017(10)
[7]基因瞬時(shí)表達(dá)技術(shù)在園藝植物上的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 廖晶晶,牛聰聰,解群杰,邢巧娟,齊紅巖. 園藝學(xué)報(bào). 2017(09)
[8]YUCCA基因家族在擬南芥胚胎發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)模式研究[J]. 劉華彬,張秦瑩,門(mén)淑珍. 南開(kāi)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(04)
[9]外施GA、MeJA、IAA、SA和KT對(duì)番茄表皮毛發(fā)生的作用[J]. 劉金秋,陳凱,張珍珠,陳秀玲,王傲雪. 園藝學(xué)報(bào). 2016(11)
[10]生長(zhǎng)素調(diào)控種子的休眠與萌發(fā)[J]. 帥海威,孟永杰,羅曉峰,陳鋒,戚穎,楊文鈺,舒凱. 遺傳. 2016(04)
博士論文
[1]生長(zhǎng)素合成與轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因在玉米雌花序發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)分析[D]. 李文蘭.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[2]乙烯調(diào)控的生長(zhǎng)素合成控制體細(xì)胞胚胎發(fā)生的分子機(jī)理[D]. 白波.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]低溫調(diào)控‘鳳丹’牡丹種子下胚軸萌發(fā)機(jī)理的研究[D]. 任秀霞.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2016
[2]菊花CmPCNT115基因的克隆及功能鑒定[D]. 鄭晨.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[3]擬南芥生長(zhǎng)素合成YUC基因控制花藥發(fā)育機(jī)理研究[D]. 田蕾.上海師范大學(xué) 2013
本文編號(hào):3562438
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【文章頁(yè)數(shù)】:61 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
三個(gè)嫁接組合植株照片
‘紅綿蜜柚’生長(zhǎng)素誘導(dǎo)相關(guān)基因CgPCNT115的克隆及功能分析7圖2IAA的生物合成及運(yùn)輸模式圖注:藍(lán)色標(biāo)注屬于IAA合成途徑;黑色標(biāo)注為中間產(chǎn)物;綠色標(biāo)注屬于IAA運(yùn)輸途徑。Fig.2ThebiosynthesisandtransportmodelofIAANote:BluelabelingbelongstothesynthesispathwayofIAA;Blacklabelingistheintermediate;GreenlabelingbelongstoIAAtransportationway.1.3.2生長(zhǎng)素的運(yùn)輸生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸依賴于生長(zhǎng)素運(yùn)輸載體,在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸載體包括輸入載體AUX1、輸出載體PIN以及兼有輸入和輸出載體功能的MDR/PGP蛋白[59]。IAA的生物合成及運(yùn)輸如圖2所示。三種運(yùn)輸?shù)鞍椎牟糠志幋a基因已經(jīng)在許多植物中得到功能驗(yàn)證,也進(jìn)一步證實(shí)了該條途徑的有效性。其中,值得關(guān)注的是兩個(gè)輸出載體PIN及PGP之間的關(guān)系以及是否存在互作。有研究通過(guò)共表達(dá)手段發(fā)現(xiàn),PGP蛋白與PIN蛋白協(xié)同作用增強(qiáng)了對(duì)生長(zhǎng)素的輸出能力及對(duì)IAA的親和性[60]。那么,除此之外,三種運(yùn)輸載體之間是否還存在互作是接下來(lái)迫切需要弄清楚的問(wèn)題。另外,三個(gè)蛋白的編碼基因家族在生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸過(guò)程中的具體表達(dá)模式以及他們之間的相互協(xié)調(diào)作用是如何進(jìn)行的也將是后續(xù)研究的重要方向。1.3.3生長(zhǎng)素的響應(yīng)生長(zhǎng)素的響應(yīng)及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程較為復(fù)雜。生長(zhǎng)素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程的完成主要通過(guò)Aux/IAA、GH3以及SAUR這三個(gè)基因家族進(jìn)行調(diào)控。除此之外,生長(zhǎng)素響應(yīng)因子(ARFs)作為一類特殊的轉(zhuǎn)錄因子,能夠特異性結(jié)合生長(zhǎng)素初期響應(yīng)基因啟動(dòng)子中
‘紅綿蜜柚’生長(zhǎng)素誘導(dǎo)相關(guān)基因CgPCNT115的克隆及功能分析8的AuxRE元件,從而在生長(zhǎng)素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮激活或抑制作用。IAA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式如圖3所示。圖3IAA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式圖注:紅色標(biāo)注屬于IAA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑;綠色標(biāo)注屬于IAA運(yùn)輸途徑;藍(lán)色標(biāo)注屬于IAA生物合成途徑。Fig.3TheIAAsignaltransductionmodediagramNote:RedlabelingbelongstoIAAsignaltransductionpathway;greenlabelingbelongstoIAAtransportpathway;andbluelabelingbelongstoIAAbiosynthesispathway.ARFs與其它轉(zhuǎn)錄因子一樣具有該家族特殊的結(jié)構(gòu)且擁有獨(dú)立的功能,ARFs蛋白在不同的作物中其分子結(jié)構(gòu)上具有一定的相似性,絕大部分ARF成員由三部分構(gòu)成。包括N端的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)區(qū)域B3-typeDBD、中間區(qū)域(middleregion)以及C端的二聚化結(jié)構(gòu)區(qū)域(C-terminaldomain)[61]。B3-typeDBD區(qū)域能夠直接特異性的結(jié)合生長(zhǎng)素響應(yīng)基因啟動(dòng)子中的順式作用元件AuxRE,且主要是前面4個(gè)堿基TGTC。近些年通過(guò)基因組技術(shù)分析,越來(lái)越多植物中的ARFs家族被相繼報(bào)道;主要包括模式植物、經(jīng)濟(jì)作物、果樹(shù)等,如水稻、柑橘、番茄、大豆、玉米、香蕉、油菜等[62]。隨著研究的不斷深入,ARFs對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控作用也被挖掘出來(lái)。首先,在葉和花的生長(zhǎng)發(fā)育方面是最先被鑒定的[63-65],隨后又鑒定出在種子的萌發(fā)及發(fā)育過(guò)程[63]以及果實(shí)的發(fā)育過(guò)程[66]具有調(diào)控作用。近些年,也有研究發(fā)現(xiàn)ARFs在響應(yīng)生物和非生物脅迫上發(fā)揮重要作用[67-68]。近年來(lái),研究者們對(duì)ARFs的作用方式及其保守域的功能給出了新的詳細(xì)信息[69]。他們證實(shí)了ARFs對(duì)于生長(zhǎng)素通路輸出的關(guān)鍵作用,
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]2個(gè)14-3-3蛋白基因在香蕉果實(shí)成熟過(guò)程中的表達(dá)分析[J]. 李美英,金志強(qiáng),楊小亮,賈彩虹,夏啟玉,郭靜遠(yuǎn),賀萍萍,徐碧玉. 熱帶作物學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]枳砧紅綿蜜柚嫁接黃化苗的光合特性及其CgSGR基因克隆與表達(dá)分析[J]. 何文,王燕,陳清,徐世榮,湯浩茹,潘東明,王小蓉. 西北植物學(xué)報(bào). 2018(05)
[3]生長(zhǎng)素響應(yīng)因子(ARF)與植物遺傳育種[J]. 宋順,黃東梅,馬蔚紅,王甲水,周兆禧,許奕. 分子植物育種. 2018(08)
[4]基于CRISPR/Cas9技術(shù)的水稻溫敏不育基因tms5突變體的構(gòu)建[J]. 黃忠明,周延彪,唐曉丹,趙新輝,周在為,符星學(xué),王凱,史江偉,李艷鋒,符辰建,楊遠(yuǎn)柱. 作物學(xué)報(bào). 2018(06)
[5]蘋(píng)果細(xì)胞分裂素響應(yīng)因子基因MdCRF4的分離與功能鑒定[J]. 安建平,宋來(lái)慶,趙玲玲,由春香,王小非,郝玉金. 園藝學(xué)報(bào). 2017(11)
[6]植物生長(zhǎng)素響應(yīng)因子ARF與生長(zhǎng)發(fā)育[J]. 李艷林,高志紅,宋娟,王萬(wàn)許,侍婷. 植物生理學(xué)報(bào). 2017(10)
[7]基因瞬時(shí)表達(dá)技術(shù)在園藝植物上的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 廖晶晶,牛聰聰,解群杰,邢巧娟,齊紅巖. 園藝學(xué)報(bào). 2017(09)
[8]YUCCA基因家族在擬南芥胚胎發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)模式研究[J]. 劉華彬,張秦瑩,門(mén)淑珍. 南開(kāi)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(04)
[9]外施GA、MeJA、IAA、SA和KT對(duì)番茄表皮毛發(fā)生的作用[J]. 劉金秋,陳凱,張珍珠,陳秀玲,王傲雪. 園藝學(xué)報(bào). 2016(11)
[10]生長(zhǎng)素調(diào)控種子的休眠與萌發(fā)[J]. 帥海威,孟永杰,羅曉峰,陳鋒,戚穎,楊文鈺,舒凱. 遺傳. 2016(04)
博士論文
[1]生長(zhǎng)素合成與轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因在玉米雌花序發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)分析[D]. 李文蘭.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
[2]乙烯調(diào)控的生長(zhǎng)素合成控制體細(xì)胞胚胎發(fā)生的分子機(jī)理[D]. 白波.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]低溫調(diào)控‘鳳丹’牡丹種子下胚軸萌發(fā)機(jī)理的研究[D]. 任秀霞.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2016
[2]菊花CmPCNT115基因的克隆及功能鑒定[D]. 鄭晨.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[3]擬南芥生長(zhǎng)素合成YUC基因控制花藥發(fā)育機(jī)理研究[D]. 田蕾.上海師范大學(xué) 2013
本文編號(hào):3562438
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