木質(zhì)素廣泛地存在于維管植物中,與纖維素、半纖維素共同構(gòu)成了植物的基本骨架。定向改良植物木質(zhì)素組成和結(jié)構(gòu)不僅減少二代生物能源的成本而且為木質(zhì)素的深加工奠定基礎(chǔ)。本文以楊樹為基本的研究對象,結(jié)合當(dāng)下對木質(zhì)素單體生物合成途徑的新認(rèn)識,系統(tǒng)地對木質(zhì)素單體生物合成途徑的關(guān)鍵酶基因家族的功能分化進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容和結(jié)論如下:1)利用毛果楊基因組,結(jié)合系統(tǒng)發(fā)生分析、表達(dá)譜分析和啟動(dòng)子分析,對新報(bào)道的木質(zhì)素單體生物合成關(guān)鍵酶咖啡酰莽草酸酯酶（CSE）和其上下游基因編碼莽草酸羥基肉桂酰轉(zhuǎn)移酶（HCT）的基因家族進(jìn)行了研究,結(jié)果顯示PtoHCT1和PtoCSE1和2具有相應(yīng)的催化活性,且PtoCSE1和PtoCSE2極有可能在功能重疊的同時(shí)也存在功能分化:PtoCSE1主要參與木質(zhì)素單體生物合成,PtoCSE2則可能參與防御和相應(yīng)外界脅迫。直系同源的CSE在許多單子葉植物檢測不到,僅在水稻中有檢測到直系同源的OsCSE5 and OSINDICA_CSE7。這是CSE發(fā)現(xiàn)以來第一次對CSE基因家族的系統(tǒng)研究,這些結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了在楊樹中參與木質(zhì)素單體生物合成的CSE基因的存在。2)對... 

【文章來源】：北京林業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２木質(zhì)素生物合成的苯丙烷途徑

軔皮部或木質(zhì)部表達(dá)，因而有可能會(huì)與木材形成有關(guān)。進(jìn)一步根據(jù)Ｐ〇ｐｔｒＣＳＥ，ＨＣＴ??和其類似基因以及其他木質(zhì)素單體生物合成關(guān)鍵酶在不同轉(zhuǎn)基因楊樹中的表達(dá)??情況，我們根據(jù)表達(dá)差異倍數(shù)的相關(guān)性，繪制出了這些基因的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系（圖２．８Ｂ）。??共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)顯示八挪２?，５，（５?，７２以及Ｐｏ／＾／／Ｃ７７和２和其他木質(zhì)素合成途徑??的關(guān)鍵基因以及相關(guān)調(diào)控因子具有明顯的表達(dá)相關(guān)性，這也給我們探索這些基因??的可能功能提供了寶貴的參考。??｜?遂。２１?＿Ｔ１??＾?Ｈ??Ｈａｓ７??圖２．８ＰｏｐｔｒＣＳＥ和ＰｏｐｔｒＣＳＥ類似基因的組織表達(dá)譜（Ａ）以及與木質(zhì)素生物合成關(guān)鍵酶的??共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析（Ｂ）??Ｆｉｇ．?２．８?Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ＰｏｐｔｒＣＳＥ?ａｎｄ?ＰｏｐｔｒＣＳＥ－ｌｉｋｅ?ｇｅｎｅｓ?ｉｎ?ｖａｒｉｏｕｓ?Ｐｏｐｕｌｕｓ?ｔｉｓｓｕｅｓ?（Ａ）??ａｎｄ?ｃｏ－ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｎｅｔｗｏｒｋ?（Ｂ）?ｏｆ?ｐｕｔａｔｉｖｅ?ＰｏｐｔｒＣＳＥ?ａｎｄ?ＰｏｐｔｒＨＣＴ?ｗｉｔｈ?ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ?ｇｅｎｅｓ??ｉｎｖｏｌｖｅｄ?ｉｎ?ｌｉｇｎｉｎ?ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．?ＤＰ，?ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ?ｐｈｌｏｅｍ；?ＤＸ，?ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ?ｘｙｌｅｍ；?ＭＬ，?ｍａｔｕｒｅ?ｌｅａｆ；??ＳＬｐ，?ｓｈｏｏｔ?ａｎｄ?ｌｅａｆ?ｐｒｉｍｏｒｄｉｕｍ．??２．３．４毛白楊ＣＳＥ和ＨＣＴ基因家族基因的克隆與表達(dá)??首先提取了毛白楊不同組織器官（形成層

對用Ｎｉ－ＮＴＡ純化得到的ＰｔｏＨＣＴｌ蛋白進(jìn)行了初步酶活檢測。通過ＨＰＬＣ－ＭＳ??對反應(yīng)前后產(chǎn)物和底物含量的分析，可以看出ＰｔｏＨＣＴｌ可以催化咖啡酰輔酶Ａ酯??和莽草酸生成咖啡酰莽草酸（圖２．１２）。這說明ＰｔｏＨＣＴｌ是真正具有ＨＣＴ催化活??性的，屬于“ｂｏｎａ?ｆｉｄｅ”?ＨＣＴ。而這一反應(yīng)生成的咖啡酰莽草酸經(jīng)過進(jìn)一步純化??后可以作為ＣＳＥ酶學(xué)分析的重要底物。??２．３．５＿２?ＰｔｏＣＳＥｌ，２和１２酶學(xué)特性分析??純化利用ＨＣＴ酶催化得到的咖啡酰莽草酸，然后對純化得到的重組蛋白??ＰｔｏＣＳＥｌ，ＰｔｏＣＳＥ２和ＰｔｏＣＳＥ１２進(jìn)行酶活測定。通過ＨＰＬＣ－ＭＳ檢測產(chǎn)物的生成與??底物的減少。最后發(fā)現(xiàn)ＰｔｏＣＳＥｌ和ＰｔｏＣＳＥ２都可以催化咖啡酰莽草酸生成咖啡酸??３９??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]His-234是毛白楊對香豆酸:CoA連接酶的重要酶催化活性殘基[J]. 任百光,李德峰,鄭彩霞,蓋穎,蔣湘寧,胡永林.  生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展. 2013(11)
[2]Transcript Accumulation Dynamics of Phenylpropanoid Pathway Genes in the Maturing Xylem and Phloem of Picea abies during Latewood Formation[J]. Giovanni Emiliani,Maria Laura Traversi,Monica Anichini,Guido Giachi,Alessio Giovannelli.  Journal of Integrative Plant Biology. 2011(10)



本文編號：3401422