大豆（Glycine max）是世界最重要的經(jīng)濟(jì)作物之一,為人類提供了優(yōu)質(zhì)的蛋白、植物油和次生代謝產(chǎn)物如異黃酮等。而大豆生長和品質(zhì)形成受轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控。bHLH轉(zhuǎn)錄因子是最大的轉(zhuǎn)錄因子家族之一,在植物逆境響應(yīng)、生長發(fā)育、次生代謝產(chǎn)物合成和激素信號傳導(dǎo)等方面揮著重要作用。然而,大豆bHLH轉(zhuǎn)錄因子的功能研究較少。本研究篩選到2個與大豆品種吉林32籽粒發(fā)育協(xié)同表達(dá)基因,并通過系統(tǒng)進(jìn)化樹分析,確定這兩個轉(zhuǎn)錄因子分別與擬南芥中AtbHLH3和At PIF1同源,命名為GmbHLH3和Gm PIF1。AtbHLH3和At PIF1分別被證實(shí)參與了JA信號應(yīng)答和光應(yīng)答途徑,且均參與了苯丙氨酸代謝途徑。但在大豆中,GmbHLH3和Gm PIF1功能尚未明晰。因此,本實(shí)驗探究GmbHLH3和Gm PIF1轉(zhuǎn)錄因子對黃酮類化合物合成的調(diào)控作用以及分別在JA途徑中的調(diào)控作用和光應(yīng)答過程的影響。主要結(jié)果如下:1.從大豆品種吉林32中克隆得到GmbHLH3基因,CDS全長1521 bp。蛋白序列分析發(fā)現(xiàn),其含有MYC結(jié)構(gòu)域、bHLH結(jié)構(gòu)域和核定位信號。進(jìn)化樹分析證實(shí),GmbHLH3與擬南芥中的AtbHLH3、... 

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【學(xué)位級別】：博士

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黃酮類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)[2]。

另一方面,缺乏葉綠素合成是黃化苗的重要指標(biāo)。分析供試植株的2-7日黃化苗的綠素合成前體——Pchlide的含量的結(jié)果表明,與pif1突變體相比,GmPIF1-OE/pif1株系在黑暗下積累較低的Pchlide。且在GmPIF1-6和GmPIF1-24黃化幼苗發(fā)育的不同時間點(diǎn),Pchlide的積累量均顯著低于WT(圖4-1 H)。這些結(jié)果表明GmPIF1過表達(dá)株系在黑暗下積累的葉綠素中間體水平低于WT,從而抑制光形態(tài)發(fā)生。葉綠素的積累與葉綠素的合成和光合作用是分不開的。另外,在黃化苗中,AtHDA15與AtPIF1互作[270],并且負(fù)調(diào)控葉綠素合成和光合作用基因的表達(dá)[207]。在圖4-2中,GmPIF1也與AtHDA15在體內(nèi)互作。在黑暗條件下,GmPIF1-OE6和GmPIF1-OE24黃化苗中,調(diào)控葉綠素合成的AtHEMA1和基因組非耦合(AtGUN5)轉(zhuǎn)錄水平被顯著抑制;同樣,與光合作用的相關(guān)基因AtLUCB6和光系統(tǒng)I反應(yīng)中心亞基IV/PsaE(AtPSAE1)轉(zhuǎn)錄水平較WT顯著降低(圖4-1 I-L)。在pif1突變株和GmPIF1-OE/pif1幼苗中,這些基因的表達(dá)水平顯著高于WT。另外,在GmPIF1-OE6和GmPIF1-OE24黃化幼苗中,Pchlide向葉綠素轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵酶原葉綠素酸脂氧化還原酶C(AtPORC,P<0.01)基因的表達(dá)量提高(圖4-1 M)。綜上所述,這些結(jié)果表明,在黑暗條件下GmPIF1與AtHDA15結(jié)合,并抑制了葉綠素合成基因和光合作用基因的表達(dá),抑制了Pchlide的合成。

葉綠素的積累與葉綠素的合成和光合作用是分不開的。另外,在黃化苗中,AtHDA15與AtPIF1互作[270],并且負(fù)調(diào)控葉綠素合成和光合作用基因的表達(dá)[207]。在圖4-2中,GmPIF1也與AtHDA15在體內(nèi)互作。在黑暗條件下,GmPIF1-OE6和GmPIF1-OE24黃化苗中,調(diào)控葉綠素合成的AtHEMA1和基因組非耦合(AtGUN5)轉(zhuǎn)錄水平被顯著抑制;同樣,與光合作用的相關(guān)基因AtLUCB6和光系統(tǒng)I反應(yīng)中心亞基IV/PsaE(AtPSAE1)轉(zhuǎn)錄水平較WT顯著降低(圖4-1 I-L)。在pif1突變株和GmPIF1-OE/pif1幼苗中,這些基因的表達(dá)水平顯著高于WT。另外,在GmPIF1-OE6和GmPIF1-OE24黃化幼苗中,Pchlide向葉綠素轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵酶原葉綠素酸脂氧化還原酶C(AtPORC,P<0.01)基因的表達(dá)量提高(圖4-1 M)。綜上所述,這些結(jié)果表明,在黑暗條件下GmPIF1與AtHDA15結(jié)合,并抑制了葉綠素合成基因和光合作用基因的表達(dá),抑制了Pchlide的合成。Figure.4-2 Yeast two-hybrid analysis of various GmPIF1 and AtHDA15.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]苦豆子抗鹽相關(guān)基因的篩選及功能分析[D]. 郭文云.吉林大學(xué) 2016
[4]大豆異黃酮相關(guān)基因的表達(dá)分析及GmbHLH3a基因的功能鑒定[D]. 劉德泉.吉林大學(xué) 2015
[5]大豆DREB/CBF轉(zhuǎn)錄因子GmDREB1A的克隆及功能鑒定[D]. 李艷杰.吉林大學(xué) 2014
[6]大豆異黃酮聯(lián)合葡萄籽提取物原花青素對2型糖尿病大鼠抗氧化功能和胰島細(xì)胞凋亡影響的研究[D]. 梁佳琦.廣西醫(yī)科大學(xué) 2009



本文編號：3379174