發(fā)布時(shí)間：2020-05-23 14:20

【摘要】：中國(guó)是第二大菜籽油產(chǎn)出國(guó),菜籽油產(chǎn)量占我國(guó)自產(chǎn)食用植物油約45%。自然環(huán)境的變化,如干旱、冷害、鹽堿及凍害等對(duì)油菜的生長(zhǎng)以及含油量都產(chǎn)生了很大的影響,因此提高油菜對(duì)逆境的抗性成為了研究的重點(diǎn)之一。本研究主要探究油菜在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,細(xì)胞內(nèi)鞘脂的組成及含量對(duì)油菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響,以及在響應(yīng)逆境脅迫時(shí)鞘脂代謝途徑中的關(guān)鍵酶基因是如何改變鞘脂的含量和組成來(lái)調(diào)控油菜的抗逆性。鞘脂是細(xì)胞膜的重要組成成分,同時(shí)作為生物活性分子參與調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞分裂、細(xì)胞凋亡和應(yīng)激反應(yīng)等。在植物中已經(jīng)報(bào)道了鞘脂參與調(diào)控細(xì)胞程序性死亡、ABA信號(hào)途徑、花粉發(fā)育和低溫信號(hào)途徑等現(xiàn)象,但具體調(diào)控機(jī)制不詳細(xì),尤其是鞘脂信號(hào)傳導(dǎo)途徑中的受體、靶蛋白和調(diào)控因子都未知。本研究利用質(zhì)譜分析技術(shù)準(zhǔn)確分析了油菜不同組織中鞘脂的含量和組成,發(fā)現(xiàn)鞘脂在不同組織中的含量和組成有著顯著差異。進(jìn)一步分析了在多種逆境脅迫條件下油菜葉片中鞘脂的含量變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)水分和鹽脅迫導(dǎo)致油菜葉片中鞘氨醇長(zhǎng)鏈Sph d18:0和Sph d18:1含量顯著下降,暗示參與鞘氨醇(Sph)磷酸化的鞘脂激酶(SphK)活性增加。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析,我們發(fā)現(xiàn)數(shù)了個(gè)編碼鞘脂合成代謝途徑的關(guān)鍵基因在水分和鹽脅迫下表達(dá)量顯著提高,以上數(shù)據(jù)表明鞘脂可能參與調(diào)控油菜逆境脅迫。我們進(jìn)而在油菜中分別克隆了兩個(gè)調(diào)控鞘脂代謝的鞘氨醇-1-磷酸(S1P)裂解酶基因(SPL1,SPL2)和兩個(gè)調(diào)控鞘脂代謝水平的鞘氨醇-1-磷酸(S1P)去磷酸化酶基因(SPP1,SPP2),通過(guò)構(gòu)建過(guò)表達(dá)載體和CRISPR/Cas9表達(dá)載體,進(jìn)行油菜遺傳轉(zhuǎn)化并獲得了陽(yáng)性的轉(zhuǎn)基因油菜。為下一步進(jìn)行表型鑒定及鞘脂組成和含量檢測(cè),確定油菜中鞘脂代謝對(duì)油菜的生長(zhǎng)發(fā)育及抗逆性的影響打下了重要基礎(chǔ)。
【圖文】：

華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018 屆碩士研究生學(xué)位（畢業(yè)）論文6-30 個(gè) C 的脂肪酸長(zhǎng)鏈分子（FA）和一個(gè)特殊的極性頭部基團(tuán)。鞘氨醇長(zhǎng)鏈（LCB）和脂肪酸長(zhǎng)鏈分子（FA）以酰胺鍵的方式共價(jià)結(jié)合，合成復(fù)雜鞘基本鞘脂結(jié)構(gòu)分子神經(jīng)酰胺（ceraminde）（Gault et al 2010）。神經(jīng)酰胺端可被不同的極性頭部基團(tuán)所取代，如磷酸、糖基等，進(jìn)而合成復(fù)雜的鞘脂（Liang et al 2003）。在植物細(xì)胞膜中主要存在兩大類：鞘磷脂和鞘糖脂脂的復(fù)雜性不僅取決于極性頭部基團(tuán)，還決定于脂肪酸長(zhǎng)鏈的長(zhǎng)度、鞘氨醇肪酸長(zhǎng)鏈的不飽和度以及羥基的數(shù)目和位置（劉潤(rùn)華等 2009）如圖 1：紅圈是不飽和鍵的位置，藍(lán)色圓點(diǎn)是羥基化的位置。

圖 3 擬南芥中鞘脂合成代謝途徑及相關(guān)酶基因（Louise et al 2016）Figure 3 Sphingolipids metabolic pathway in plant（Louise et al 2016）1.2.2 植物中鞘脂的作用及其研究現(xiàn)狀植物鞘脂是細(xì)胞膜的重要組成部分，約占全部組成部分的 40%，研究發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞質(zhì)膜和液泡膜中發(fā)現(xiàn)了 140 多種不同種類的鞘脂（Mukhtar et al 2002，Sperling et al 2000），在植物細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育和細(xì)胞的信號(hào)交流中發(fā)揮著重要的作用。在酵母和擬南芥中的研究發(fā)現(xiàn)，在鞘脂合成途徑中存在很多關(guān)鍵酶（Danielet al 2004），都對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育起著關(guān)鍵的作用，已知發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵酶如表 1。通過(guò)研究研究發(fā)現(xiàn)，鞘脂合成路徑中的關(guān)鍵酶基因如 LCBP1，sphingolipidΔ4-desaturase, sphingolipid，Δ8-desaturase, sphingoid base hydrolase，ceramidekinase 和 LCBK 等發(fā)現(xiàn)鞘脂的合成和修飾對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育和抗逆有著重要的作用 （Imai and Nishiura 2005，Chen et al 2006，Chen et al 2008，，Michaelson et al2009，Chen et al 2012）。例如，干旱會(huì)引起植物中 LCBK 活性的迅速上升，LCBK
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S565.4

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本文編號(hào)：2677488