擬南芥(Arabidopsis thaliana)TRANSPARENT TESTA GLABRA1(At TTG1)作為WD40重復(fù)轉(zhuǎn)錄因子存在于細(xì)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(lán)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(lán)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(jìn)行了生物信息學(xué)分析和煙草葉片亞細(xì)胞定位;分別將35S:BnTTG1-1和35S:Si TTG1過表達(dá)載體轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因株系。我們分別重點(diǎn)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(yīng)答等生物學(xué)過程中的調(diào)控作用,同時(shí)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(jié)果:(1)轉(zhuǎn)錄因子TTG1的生物信息學(xué)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(yàn)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(dá)到99%和60%以上,同時(shí)都具有高度保守的WD40重復(fù)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(xì)胞定位結(jié)果表明,BnTTG1-1和SiTTG1均定位于煙草葉片細(xì)胞核中。擬南芥At TTG1為WD40型轉(zhuǎn)錄因子,因此,證實(shí)BnTTG1-1和SiTTG1同樣作為轉(zhuǎn)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(dá)BnTTG1-1或SiTTG1基因不僅可以恢復(fù)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(fù)其種子性狀表型,包括黃色種皮和種皮粘液缺乏。這些結(jié)果表明,BnTTG1-1和Si TTG1在植物生長發(fā)育的多個(gè)生物學(xué)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(jié)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(chǔ)上過表達(dá)BnTTG1-1或SiTTG1基因后,ttg1-1335S:TTG1轉(zhuǎn)基因植株種子脂肪酸和儲藏蛋白含量恢復(fù)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(yàn)結(jié)果顯示,AtTTG1基因功能缺失會導(dǎo)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(dá)BnTTG1-1或Si TTG1后,ttg1-13 35S:BnTTG1-1或ttg1-13 35S:SiTTG1純合轉(zhuǎn)基因植株抵抗高濃度鹽和葡萄糖的能力恢復(fù)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(dá)分析結(jié)果表明,突變體ttg1-13種子中促進(jìn)種皮粘液合成的AtGL2和AtMUM4的表達(dá)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(jìn)脂肪酸積累的基因AtLEC2,AtBCCP2,AtMOD1,AtFAE1和促進(jìn)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(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)的基因AtABA1,At NCED3和AtABI2以及其他脅迫響應(yīng)基因AtRD22,AtKIN1,AtADH,AtERD15和AtRAB18的表達(dá)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(zhuǎn)基因植株ttg1-13 35S:SiTTG1中上述基因的表達(dá)均恢復(fù)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(yīng)答方面具有與AtTTG1類似的功能,調(diào)控參與這些生物學(xué)過程的基因表達(dá)。綜上所述,無論是甘藍(lán)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(gè)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(jié)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(shí)踐提供理論支撐和優(yōu)異基因資源。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(zhuǎn)移酶(MAT)催化，丙二�；D(zhuǎn)移至�；dACP)上。此時(shí)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(gè)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(zhuǎn)移酶、β-酮酯酰-ACP 還原酶、和烯脂酰-ACP 還原酶。復(fù)合體 FAS 結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)到各個(gè)酶的活性中心進(jìn)行反應(yīng)。脂肪酸合成過程中，要經(jīng)過合反應(yīng)、還原反應(yīng)、脫水反應(yīng)以及再還原反應(yīng)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）。�；� CoA 合成酶(ACS)能夠碳鏈長度的脂肪酸形成脂酰 CoA，接著被運(yùn)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(yīng)等多個(gè)生物學(xué)過程。在本TTG1-1 基因轉(zhuǎn)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(xué)分析和時(shí)空表1-1 基因的 GFP 載體轉(zhuǎn)化煙草，分析 BnTTG1-1 基因建 BnTTG1-1 基因過量表達(dá)載體，轉(zhuǎn)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(xué)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(lán)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(jié)構(gòu)域。結(jié)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(yàn)中命名為 BnTTG1-1。BnTTG1-1 與 AtTTG1 序列相似度到 99% 以 上 ， 同 時(shí) ， NCBI Conserved Domain Sea(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi)保守功能域預(yù)測結(jié)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(jié)構(gòu)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(dá)模式分析
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2837546