小麥旗葉表皮蠟質(zhì)QTL定位及烷烴合成酶候選基因的功能分析
發(fā)布時間：2021-03-30 21:38
植物表皮蠟質(zhì)通常覆蓋于陸生植物的地上部位的最外層,是植物與外界環(huán)境直接接觸的保護屏障,對植物適應陸地環(huán)境,抵抗各種生物和非生物脅迫脅迫具有重要意義。表皮蠟質(zhì)主要是由一類超長鏈脂肪酸及其衍生物組成的混合物,烷烴合成是表皮蠟質(zhì)形成的核心步驟之一,而烷烴合成酶基因CER1在烷烴合成途徑中起著關鍵性作用。在本研究中:首先,我們利用SSR和SNP分子標記,構建小麥高密度遺傳圖譜,對小麥HL群體F6代重組自交系（Heyne×Lakin,145家系）旗葉蠟質(zhì)性狀進行初步定位;隨后,選取小麥不同蠟質(zhì)表型品種（高蠟品種W87和低蠟品種中國春）為試驗對象,對其不同發(fā)育時期、不同組織部位蠟質(zhì)的組成特點及蠟質(zhì)晶體結構進行了系統(tǒng)分析;最后,結合轉錄組測序和生物信息學分析,初步獲得3個小麥烷烴合成相關基因,并進一步利用亞細胞定位、qRT-PCR、轉基因等手段,系統(tǒng)分析3個候選基因的表達特性和基因功能,驗證其在小麥烷烴合成過程中的重要作用。主要研究結果如下:1.通過對HL群體F6代重組自交系開花期旗葉表皮蠟質(zhì)多年多點表型鑒定,結合HL群體已構建遺傳圖譜,得到控制小麥白霜狀的蠟質(zhì)表型為2個加性QTLs。主要QTL位點...
【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：114 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
植物角質(zhì)層結構
-ACP 還原酶，β-羥酰 ACP 脫氫酶和反-2-烯酰-ACP 還原酶。同時需要兩類型的 FAS 復合物分別形成 C16 或 C18 脂肪酸。FAS 復合物在植物中存分別為 C4 至 C16 鏈長的酮�；� ACP 合酶 I (簡稱 KASI) (Clough R. 199 鏈長的 KASII 和 C2 至 C4 鏈長的 KASIII (Shimakata et al. 1982)。然而，脫水酶無特異的�；滈L度偏好性，并且由三種質(zhì)體 FAS 復合物共享(S3)。肪酸從頭合成步驟如圖 1-2，簡要如下：(a) 乙�；D移至 3-酮脂酰-AC的半胱氨酸巰基以作為延伸的 C2 引物，�；ㄟ^泛酰巰基乙胺-4'-磷酸�；d體蛋白(ACP)連接；(b) C2 伸長底物從丙二酰輔酶 A 轉移到 ACP二�；�；(c) 將甲磺�；�-ACP 通過 β-酮脂酰-ACP 合酶 KAS 進行脫羧形與丙烯�；驶瓿煽s合反應形成乙酰乙酰-ACP、CO2和 KAS 半胱氨β-酮酯酰-ACP 還原酶的作用下，完成還原反應；(e) β-羥脂酰-ACP 脫氫完成脫氫反應生成反式-△2-烯酰 ACP；(f) 最后，在反式-△2-烯酰 ACP的作用下生成比原來多兩個碳的�；�-ACP 產(chǎn)物，完成還原反應。循環(huán)該(Harwood ; Ohlrogge et al. 1995)。
圖 1- 3 脂肪酸延伸循環(huán)(Bach and Faure 2010)Figure 1-3 Fatty acids elongation (Bach and Faure 2010)另一方面，大量證據(jù)表明�；� CoA 可直接還原成初級醇。最初，在綠藻中發(fā)現(xiàn)�；o酶 A 前體生成初級醇不釋放醛中間體(Kolattukudy 1970)，并且對希蒙得木種子和豌豆葉的生物化學研究揭示了來自 VLCFAs 的初級醇的生物合成可以通過單一酶進行，發(fā)現(xiàn)異源系統(tǒng)中編碼形成醇的脂肪�；�原酶(FAR)也與潛在的中間醛結合。同時，在希蒙得木中的異源表達系統(tǒng)中證實了 FAR 的基因的功能是合成初級醇，說明 VLCFAs在這些物種中也通過 FAR 來直接合成初級醇。在擬南芥中，cer4 突變體中初級醇和酯類的顯著減少，表明 CER4 在該生物合成途徑中具有重要的作用(Hannoufa et al. 1993; Jenks et al. 1995; Mcnevin et al. 1993)。在擬南芥基因組中同源搜索 FAR 潛在編碼基因，共鑒定到 8 個基因位點，其中一個被命名為 CER4 (Rowland et al. 2006)。擬南芥 cer4 突變體主要表現(xiàn)為初級醇和酯質(zhì)的顯著下降，表明 CER4 編碼了合成初級醇的 FAR 基因(Hannoufa et al. 1993; Jenks et al. 1995)。此外，在酵母的異源表達，檢測到 C24 和 C26 碳鏈長的初級醇，確認了 CER4 編碼基因的 FAR 活性。結合 CER4 等位基因的分子特征、缺失突變體功能互補和酵母異源表
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Mapping the glaucousness suppressor Iw1 from wild emmer wheat “PI 481521”[J]. Zongchang Xu,Cuiling Yuan,Jirui Wang,Daolin Fu,Jiajie Wu. The Crop Journal. 2015(01)
[2]小麥葉片表面蠟質(zhì)及其與品種抗蚜性的關系[J]. 王美芳,陳巨蓮,程登發(fā),原國輝. 應用與環(huán)境生物學報. 2008(03)
碩士論文
[1]小麥葉片和穗表皮蠟質(zhì)組分分析及其相關合成基因的篩選[D]. 孫瑜琳.西北農(nóng)林科技大學 2015
本文編號：3110199
【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：114 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
植物角質(zhì)層結構
-ACP 還原酶，β-羥酰 ACP 脫氫酶和反-2-烯酰-ACP 還原酶。同時需要兩類型的 FAS 復合物分別形成 C16 或 C18 脂肪酸。FAS 復合物在植物中存分別為 C4 至 C16 鏈長的酮�；� ACP 合酶 I (簡稱 KASI) (Clough R. 199 鏈長的 KASII 和 C2 至 C4 鏈長的 KASIII (Shimakata et al. 1982)。然而，脫水酶無特異的�；滈L度偏好性，并且由三種質(zhì)體 FAS 復合物共享(S3)。肪酸從頭合成步驟如圖 1-2，簡要如下：(a) 乙�；D移至 3-酮脂酰-AC的半胱氨酸巰基以作為延伸的 C2 引物，�；ㄟ^泛酰巰基乙胺-4'-磷酸�；d體蛋白(ACP)連接；(b) C2 伸長底物從丙二酰輔酶 A 轉移到 ACP二�；�；(c) 將甲磺�；�-ACP 通過 β-酮脂酰-ACP 合酶 KAS 進行脫羧形與丙烯�；驶瓿煽s合反應形成乙酰乙酰-ACP、CO2和 KAS 半胱氨β-酮酯酰-ACP 還原酶的作用下，完成還原反應；(e) β-羥脂酰-ACP 脫氫完成脫氫反應生成反式-△2-烯酰 ACP；(f) 最后，在反式-△2-烯酰 ACP的作用下生成比原來多兩個碳的�；�-ACP 產(chǎn)物，完成還原反應。循環(huán)該(Harwood ; Ohlrogge et al. 1995)。
圖 1- 3 脂肪酸延伸循環(huán)(Bach and Faure 2010)Figure 1-3 Fatty acids elongation (Bach and Faure 2010)另一方面，大量證據(jù)表明�；� CoA 可直接還原成初級醇。最初，在綠藻中發(fā)現(xiàn)�；o酶 A 前體生成初級醇不釋放醛中間體(Kolattukudy 1970)，并且對希蒙得木種子和豌豆葉的生物化學研究揭示了來自 VLCFAs 的初級醇的生物合成可以通過單一酶進行，發(fā)現(xiàn)異源系統(tǒng)中編碼形成醇的脂肪�；�原酶(FAR)也與潛在的中間醛結合。同時，在希蒙得木中的異源表達系統(tǒng)中證實了 FAR 的基因的功能是合成初級醇，說明 VLCFAs在這些物種中也通過 FAR 來直接合成初級醇。在擬南芥中，cer4 突變體中初級醇和酯類的顯著減少，表明 CER4 在該生物合成途徑中具有重要的作用(Hannoufa et al. 1993; Jenks et al. 1995; Mcnevin et al. 1993)。在擬南芥基因組中同源搜索 FAR 潛在編碼基因，共鑒定到 8 個基因位點，其中一個被命名為 CER4 (Rowland et al. 2006)。擬南芥 cer4 突變體主要表現(xiàn)為初級醇和酯質(zhì)的顯著下降，表明 CER4 編碼了合成初級醇的 FAR 基因(Hannoufa et al. 1993; Jenks et al. 1995)。此外，在酵母的異源表達，檢測到 C24 和 C26 碳鏈長的初級醇，確認了 CER4 編碼基因的 FAR 活性。結合 CER4 等位基因的分子特征、缺失突變體功能互補和酵母異源表
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Mapping the glaucousness suppressor Iw1 from wild emmer wheat “PI 481521”[J]. Zongchang Xu,Cuiling Yuan,Jirui Wang,Daolin Fu,Jiajie Wu. The Crop Journal. 2015(01)
[2]小麥葉片表面蠟質(zhì)及其與品種抗蚜性的關系[J]. 王美芳,陳巨蓮,程登發(fā),原國輝. 應用與環(huán)境生物學報. 2008(03)
碩士論文
[1]小麥葉片和穗表皮蠟質(zhì)組分分析及其相關合成基因的篩選[D]. 孫瑜琳.西北農(nóng)林科技大學 2015
本文編號：3110199
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