【摘要】：芥子油苷是一種存在于十字花科植物中的重要次生代謝產(chǎn)物,廣泛存在于模式植物擬南芥(Arabidopsis thaliana)和蕓薹屬蔬菜中。芥子油苷本身通常不具有顯著的生物活性,在遭受外界生物脅迫,如動(dòng)物的啃噬或病原菌的侵染及其他形式的機(jī)械損傷時(shí),芥子油苷會(huì)在黑芥子酶的降解作用下發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),將硫原子與葡萄糖之間的糖苷鍵斷開,從而產(chǎn)生具有多種生物活性的的降解產(chǎn)物。某些芥子油苷的降解產(chǎn)物如異硫代氰酸鹽等對(duì)于人類具有抗癌活性,可以有效抑制腫瘤細(xì)胞的繁殖。對(duì)于植物而言,異硫代氰酸鹽具有防御作用,可以防御草食動(dòng)物和病原菌的侵襲等,并且可以作為信號(hào)分子啟動(dòng)植物的防御反應(yīng)。因此對(duì)芥子油苷降解的相關(guān)研究廣受關(guān)注。研究表明在未受到機(jī)械損傷的擬南芥完整組織中,缺硫的情況下也存在芥子油苷的降解,但在完整組織中催化芥子油苷降解的酶目前尚不十分明確。擬南芥在缺硫的條件下,β-糖苷水解酶基因PYK10與BGLU28的表達(dá)量上升,結(jié)合生物信息學(xué)分析結(jié)果,我們推測(cè)PYK10與BGLU28可能在缺硫的情況下參與擬南芥完整組織中芥子油苷的的降解。為了驗(yàn)證這一假設(shè),我們以擬南芥pyk10-1與bglu28作為實(shí)驗(yàn)材料,對(duì)擬南芥PYK10與BGLU28進(jìn)行了初步的功能驗(yàn)證,并通過(guò)實(shí)時(shí)定量RT-PCR的方法對(duì)PYK10與BGLU28空間表達(dá)模式及對(duì)多種不同激素和逆境脅迫的響應(yīng)模式進(jìn)行了系統(tǒng)分析,為深入探討PYK10與BGLU28在芥子油苷代謝中的作用以及在脅迫反應(yīng)中的功能奠定了基礎(chǔ)。本論文主要研究結(jié)果如下:1.擬南芥PYK10與BGLU28組織定位分析通過(guò)實(shí)時(shí)定量RT-PCR方法對(duì)擬南芥PYK10與BGLU28的組織定位進(jìn)行分析,結(jié)果表明PYK10在幼根、幼葉以及成熟根中表達(dá)。BGLU28在幼根、幼葉、成熟根、花序以及角果中表達(dá)。2.擬南芥PYK10與BGLU28對(duì)多種激素及逆境脅迫的響應(yīng)通過(guò)實(shí)時(shí)定量RT-PCR方法對(duì)PYK10與BGLU28在受到外源激素和外界脅迫時(shí)的表達(dá)模式進(jìn)行分析,結(jié)果表明PYK10和BGLU28受到水楊酸(salicylic acid,SA)、茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)、赤霉素(gibberellin acid,GA)以及1-氨基-1-環(huán)丙烷甲酸乙烯(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid,ACC)的強(qiáng)烈誘導(dǎo),表達(dá)量顯著增強(qiáng)。在經(jīng)過(guò)缺硫、Flagelin 22(一種細(xì)菌鞭毛蛋白,N端具有22個(gè)氨基酸的多肽,flg22),以及UV(紫外線)等逆境脅迫處理后,PYK10的表達(dá)量顯著提高,缺硫和NaCl處理會(huì)顯著提高BGLU28的表達(dá)。3.擬南芥PYK10與BGLU28功能鑒定對(duì)擬南芥pyk10-1和bglu28幼苗中芥子油苷含量及相關(guān)表型的分析,證明PYK10具有黑芥子酶活性,可催化擬南芥完整組織中吲哚族芥子油苷的降解,并且在病原菌介導(dǎo)的吲哚族芥子油苷與生長(zhǎng)素合成交叉的途徑中起作用,對(duì)于依賴吲哚-3-乙醛肟(IAOx)的生長(zhǎng)素合成途徑具有正向反饋調(diào)控作用。BGLU28的缺失不影響芥子油苷含量的變化,一種可能是BGLU28不具有黑芥子酶活性,另一種可能是其功能可能與其他黑芥子酶存在冗余,因而沒(méi)有明顯的表型。此外,擬南芥pyk10-1和bglu28幼苗主根較短,表明PYK10與BGLU28均影響根的發(fā)育,但兩種突變體中生長(zhǎng)素合成關(guān)鍵基因表達(dá)水平無(wú)明顯差異,因此它們對(duì)根發(fā)育的影響可能不是通過(guò)生長(zhǎng)素途徑實(shí)現(xiàn)的。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q943.2

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本文編號(hào)：2678649