擬南芥(Arabidopsis thaliana)TRANSPARENT TESTA GLABRA1(At TTG1)作為WD40重復轉錄因子存在于細胞核中,并對表皮毛發(fā)育,花青素合成和儲藏物質(zhì)積累等具有重要的調(diào)節(jié)作用。為研究甘藍型油菜(Brassica napus)BnTTG1-1和谷子(Setaria italica)SiTTG1是否具有類似的功能,我們分別從甘藍型油菜品種秦優(yōu)7號和谷子品種豫谷1號中克隆獲得了TTG1基因的全長coding sequence(CDS)序列,對其進行了生物信息學分析和煙草葉片亞細胞定位;分別將35S:BnTTG1-1和35S:Si TTG1過表達載體轉化擬南芥功能缺失突變體ttg1-13,獲得ttg1-13 35S:BnTTG1-1和ttg1-13 35S:SiTTG1純合轉基因株系。我們分別重點比較分析了BnTTG1-1和SiTTG1在擬南芥種子油脂積累和非生物逆境脅迫應答等生物學過程中的調(diào)控作用,同時還比較分析了它們對表皮毛發(fā)育、花青素合成等方面的影響。得到了以下主要結果:(1)轉錄因子TTG1的生物信息學分析表明,秦優(yōu)7號BnTTG1和豫谷1號SiTTG1蛋白質(zhì)序列分別與NCBI數(shù)據(jù)庫中的BnTTG1-1和SiTTG1蛋白質(zhì)序列完全相同,因此,在本試驗中秦優(yōu)7號BnTTG1命名為BnTTG1-1,豫谷1號SiTTG1命名為SiTTG1。BnTTG1-1和SiTTG1與擬南芥AtTTG1蛋白質(zhì)序列相似度分別達到99%和60%以上,同時都具有高度保守的WD40重復調(diào)控功能域。初步推測BnTTG1-1和SiTTG1均與AtTTG1具有類似的功能。(2)煙草葉片亞細胞定位結果表明,BnTTG1-1和SiTTG1均定位于煙草葉片細胞核中。擬南芥At TTG1為WD40型轉錄因子,因此,證實BnTTG1-1和SiTTG1同樣作為轉錄因子發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。(3)在突變體ttg1-13背景下,過表達BnTTG1-1或SiTTG1基因不僅可以恢復功能缺失突變體無表皮毛形成和花青素合成的植株表型,還可以恢復其種子性狀表型,包括黃色種皮和種皮粘液缺乏。這些結果表明,BnTTG1-1和Si TTG1在植物生長發(fā)育的多個生物學過程中均與AtTTG1功能類似,如表皮毛發(fā)育、花青素合成和種皮粘液等。(4)種子儲藏物質(zhì)含量測定結果顯示,擬南芥突變體ttg1-13種子脂肪酸和儲藏蛋白含量明顯高于野生型。在突變體基礎上過表達BnTTG1-1或SiTTG1基因后,ttg1-1335S:TTG1轉基因植株種子脂肪酸和儲藏蛋白含量恢復至野生型水平,表明BnTTG1-1和Si TTG1在調(diào)控種子儲藏物質(zhì)積累過程方面均具有與AtTTG1類似的功能。(5)非生物逆境脅迫試驗結果顯示,AtTTG1基因功能缺失會導致突變體ttg1-13在種子萌發(fā)和幼苗形態(tài)建成過程中的抵抗力顯著降低。過表達BnTTG1-1或Si TTG1后,ttg1-13 35S:BnTTG1-1或ttg1-13 35S:SiTTG1純合轉基因植株抵抗高濃度鹽和葡萄糖的能力恢復至野生型水平。表明在非生物逆境脅迫下,BnTTG1-1和Si TTG1在調(diào)控種子萌發(fā)和幼苗形態(tài)建成方面均具有與AtTTG1類似的功能。(6)基因表達分析結果表明,突變體ttg1-13種子中促進種皮粘液合成的AtGL2和AtMUM4的表達量顯著降低,這與ttg1-13種皮粘液缺乏的表型一致;突變體ttg1-13種子中促進脂肪酸積累的基因AtLEC2,AtBCCP2,AtMOD1,AtFAE1和促進儲藏蛋白合成的基因At2S2-At2S5均顯著上調(diào),這與ttg1-13高脂肪酸和儲藏蛋白含量的表現(xiàn)一致;在非生物逆境脅迫下,突變體ttg1-13植株中與ABA生物合成和信號轉導途徑相關的基因AtABA1,At NCED3和AtABI2以及其他脅迫響應基因AtRD22,AtKIN1,AtADH,AtERD15和AtRAB18的表達量均低于野生型,這與ttg1-13抵抗力顯著降低的表現(xiàn)一致。在轉基因植株ttg1-13 35S:SiTTG1中上述基因的表達均恢復至野生型水平,這表明Si TTG1在種皮粘液生物合成、儲藏物質(zhì)積累和非生物逆境脅迫應答方面具有與AtTTG1類似的功能,調(diào)控參與這些生物學過程的基因表達。綜上所述,無論是甘藍型油菜BnTTG1-1還是谷子SiTTG1基因,它們在調(diào)控植物生長發(fā)育的多個方面與擬南芥At TTG1功能類似,初步可知TTG1基因功能在雙子葉和單子葉植物中高度保守。我們的研究結果不僅有助于了解從雙子葉到單子葉作物中TTG1基因的功能異同,而且為作物的育種實踐提供理論支撐和優(yōu)異基因資源。
【學位單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S565.4
【部分圖文】：

輔酶 A: �；d體蛋白 S-丙二�；D移酶(MAT)催化，丙二酰基轉移至�；dACP)上。此時生成的產(chǎn)物用來作為脂肪酸合成的碳供體。之后，在脂肪酸合成(FAS)的作用下，以每次增加兩個碳單位的方式延長酰基碳鏈。植物脂肪酸合含了諸如乙酰 CoA：ACP 轉移酶、β-酮酯酰-ACP 還原酶、和烯脂酰-ACP 還原酶。復合體 FAS 結構中心是沒有酶活性的脂�；d體蛋白 ACP，它以其末端帶著脂�；来无D到各個酶的活性中心進行反應。脂肪酸合成過程中，要經(jīng)過合反應、還原反應、脫水反應以及再還原反應的多次循環(huán)操作，然后生成 C16和脂肪酸-ACP（Yasuno et al., 2004）。C18:0-ACP 經(jīng)十八烷酰-ACP 去飽和酶不飽和的 C18:1-ACP。脂肪酸的合成最終是在脂酰-ACP 硫酯酶(FAT)的作用下根據(jù)催化的底物不同，脂酰-ACP 硫酯酶分為兩種：FATA 和 FATB。FATB 催-ACP 和 C18:0-ACP 水解，脫掉 ACP，形成游離的 C16:0 和 C18:0 脂肪酸。FATC18:1-ACP 形成 C18:1 脂肪酸（Saha et al., 2006）。酰基 CoA 合成酶(ACS)能夠碳鏈長度的脂肪酸形成脂酰 CoA，接著被運往內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

擬南芥 AtTTG1 參與調(diào)控表皮毛的形成、花青以及非生物逆境脅迫響應等多個生物學過程。在本TTG1-1 基因轉化擬南芥突變體，以期在擬南芥背景究內(nèi)容是：（1）TTG1 的生物信息學分析和時空表1-1 基因的 GFP 載體轉化煙草，分析 BnTTG1-1 基因建 BnTTG1-1 基因過量表達載體，轉化擬南芥突變體型變化。揭示 BnTTG1-1 對擬南芥種子形態(tài)、種子生物逆境脅迫下，分析 BnTTG1-1 對種子萌發(fā)和幼苗TG1 的生物信息學分析

第三章 BnTTG1-1 在擬南芥種子油脂積累等過程中的功能分析 如圖 3.1 所示，利用 MUSCLE (http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/muscle/)工具比對從藍型油菜秦優(yōu) 7 號中克隆得到的 BnTTG1 蛋白質(zhì)序列和 NCBI 數(shù)據(jù)庫中的 BnTTG1 以AtTTG1 序列，*代表氨基酸存在差異，黑色加粗橫線表示保守結構域。結果顯示，秦7 號 BnTTG1 蛋白質(zhì)序列與 NCBI 數(shù)據(jù)庫中的 BnTTG1-1 蛋白質(zhì)序列完全相同，因此秦優(yōu) 7 號 BnTTG1 在本試驗中命名為 BnTTG1-1。BnTTG1-1 與 AtTTG1 序列相似度到 99% 以 上 ， 同 時 ， NCBI Conserved Domain Sea(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi)保守功能域預測結果顯示，129-2區(qū)段即為 WD40 調(diào)控功能域，表明油菜 BnTTG1-1 和擬南芥 AtTTG1 的 WD40 結構域列高度保守，初步推測 BnTTG1-1 與 AtTTG1 具有類似的功能。3.2.2 BnTTG1-1 在種子發(fā)育過程中的表達模式分析
【參考文獻】

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1 阮光鋒;;科學解讀食用油的黃金比例[J];中國食品;2017年23期

2 崔力勃;朱樂;蔣立希;;ABA對于十字花科油籽脂肪酸組成及儲藏蛋白的影響及機制[J];農(nóng)業(yè)生物技術學報;2017年07期

3 董祥;;我國植物油脂制備化工產(chǎn)品的研究進展[J];林業(yè)調(diào)查規(guī)劃;2017年03期

4 樊星;;擬南芥研究進展[J];科技經(jīng)濟導刊;2017年12期

5 王一帆;李臻;潘教文;李穎秀;王慶國;管延安;劉煒;;谷子SiRLK35基因克隆及功能分析[J];遺傳;2017年05期

6 林久祿;劉靜;魏廷龍;楊紅麗;鄧林彬;華瑋;;擬南芥種子含油量突變體的篩選與相關功能基因鑒定[J];氨基酸和生物資源;2016年04期

7 孟桂元;李夢陽;周靜;唐婷;;我國主要植物油料及油脂生產(chǎn)與需求分析[J];中國油脂;2016年10期

8 李玉蘭;孫勤富;王幼平;;植物油脂合成的轉錄調(diào)控研究進展[J];分子植物育種;2016年09期

9 宋雷;范成明;陳宇紅;張新永;胡贊民;;植物油脂合成的分子調(diào)控機制[J];分子植物育種;2016年08期

10 張金平;;“植物中的果蠅”——擬南芥[J];農(nóng)藥市場信息;2016年10期

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2 張雪峰;中國谷子產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學;2013年

本文編號：2837546