【摘要】：百合是百合科多年生草本植物,具有較高的觀賞價值和經(jīng)濟(jì)價值。在赤霉素信號通路中,DELLA蛋白作為一個重要的調(diào)控蛋白,對植物生長發(fā)育起著重要作用。本研究以轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果為基礎(chǔ),從‘Tiger Babies’和‘Whistler’中獲得LiDELLA基因,并對其進(jìn)行生物信息學(xué)分析、亞細(xì)胞定位、赤霉素處理下蛋白穩(wěn)定性分析和組織特異性表達(dá)分析;通過外源赤霉素和多效唑處理分析兩個百合品種對赤霉素響應(yīng)的差異;在擬南芥中過量表達(dá)LiDELLA1基因,初步驗證其功能。旨在明確LiDELLA基因的功能,為進(jìn)一步深入研究百合DELLA蛋白的生物學(xué)功能以及其在赤霉素信號傳導(dǎo)過程中的作用機制提供理論依據(jù),為百合的種質(zhì)創(chuàng)新開拓新的發(fā)展思路和方向。研究結(jié)果如下:1.對多效唑處理不同時間的‘Tiger Babies’的葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析,多效唑處理對赤霉素信號傳導(dǎo)有一定的影響。CPS、KS、KO基因表達(dá)水平下降,KAO表達(dá)量增加并且T3h表達(dá)量最高;GA20OX、GA3OX、GA2OX這三種基因的表達(dá)量顯著增加;DELLA基因和受體蛋白GID1C基因表達(dá)量變化趨勢一致,均在T3h時表達(dá)量最高,GID2基因的表達(dá)量有所減少。并在數(shù)據(jù)中找到與其他植物激素信號傳導(dǎo)相關(guān)的基因:XERICO、ABI5、MYC2受DELLA正調(diào)控,BZR1、PIF3、PIF4受DELLA負(fù)調(diào)控。2.從‘Tiger Babies’中得到3個序列,分別命名為LiDELLA1、LiDELLA2、LiDELLA3,從‘Whistler’中得到一個序列,命名為LiDELLA4。這4個基因的開放閱讀框長度分別為1,743 bp、1,686 bp、1,401 bp、1,401 bp,分別編碼580、561、466、466個氨基酸。LiDELLA1、LiDELLA2蛋白具有DELLA和GRAS亞家族結(jié)構(gòu)域,但LiDELLA2蛋白缺少LRⅡ保守結(jié)構(gòu)域,而LiDELLA3、LiDELLA4蛋白僅具有GRAS亞家族結(jié)構(gòu)域,缺少用于感知赤霉素效應(yīng)的DELLA和VHYNP保守結(jié)構(gòu)域。3.LiDELLA1蛋白主要位于細(xì)胞核中,并且赤霉素處理對LiDELLA1蛋白沒有明顯影響。4.LiDELLA1基因在‘Tiger Babies’的不同器官中存在差異表達(dá),莖、葉中表達(dá)量較高。5.‘Tiger Babies’經(jīng)過赤霉素處理后在百合發(fā)芽期、苗期、現(xiàn)蕾期、開花期的株高較CK分別增加了28.36%、16.15%、12.91%、15.81%;‘Whistler’的株高與CK相比僅增加了0.76%、3.65%、3.31%、3.04%;兩個百合品種的種球直徑分別減少6.55%和4.21%,鮮重分別減少13.03%和7.34%;‘Tiger Babies’中GA2OX、GA3OX、GA20OX、GID1、GID2和DELLA這6個基因的相對表達(dá)量與CK相比差異較大,而‘Whistler’中這6個基因的表達(dá)量沒有明顯變化。兩個百合品種對赤霉素的響應(yīng)有所不同,‘Tiger Babies’對赤霉素較為敏感,而‘Whistler’為不敏感品種。多效唑處理后,‘Tiger Babies’在百合四個時期的株高較CK分別減少了34.05%、73.86%、72.33%、70.22%,‘Whistler’的株高較CK分別減少了32.77%、58.89%、59.93%、52.22%;兩個百合品種的種球直徑分別減少20.10%和19.48%,鮮重分別減少48.92%和32.95%;其中基因的相對表達(dá)量與CK相比有所增加。多效唑處理抑制這兩個百合品種的生長。6.構(gòu)建pYBA1132-LiDELLA1表達(dá)載體并轉(zhuǎn)化擬南芥,結(jié)果發(fā)現(xiàn)4個轉(zhuǎn)基因擬南芥株系的蓮座半徑與野生型相比分別減少32.22%、38.40%、43.69%、30.03%,其株高與野生型相比分別減少28.03%、35.54%、42.47%、25.48%。說明LiDELLA1基因過量表達(dá)能夠抑制擬南芥莖的伸長以及葉片的生長發(fā)育。
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S682.29
【圖文】：

赤霉素生物合成途徑[21]

1.1.3 赤霉素的信號傳導(dǎo)通路GA 對植物生長發(fā)育具有重要作用，是一種廣泛存在于高等植物中的激素。目前，已經(jīng)明確了GA信號傳導(dǎo)過程中的基本路徑及分子機制，見圖1.2[24]。當(dāng)赤霉素受體蛋白GID1沒有與 GA 結(jié)合時，其 N 端延伸段（N-Ex）的結(jié)構(gòu)比較靈活，而 GA 信號存在時，N-Ex的構(gòu)象開始發(fā)生變化，GA 與 GID1 蛋白緊密結(jié)合在一起形成 GA-GIDI 復(fù)合物。EL1（earlierflowering 1）蛋白和 SPY（spindly）蛋白的磷酸化可以激活 DELLA 蛋白的活性，使之易于 GA-GIDI 復(fù)合物結(jié)合形成更加穩(wěn)定的 GA-GID1-DELLA 三聚體[51]。這個三聚體可以被特定的泛素 E3 連接酶復(fù)合體（SCFSLY1/GID2）多聚泛素化，然后被 26S 蛋白酶降解，從而產(chǎn)生 GA 效應(yīng)

‘Tiger Babies’ 和 ‘Whistler’ 兩種材料進(jìn)行激素處理，探究其表型變化和相關(guān)基因表達(dá)量變化。通過上述試驗初步探究 LiDELLA 基因功能。技術(shù)路線如圖 1.3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2797441