小立碗蘚是非維管束植物中的代表性植物,其發(fā)育模式相對(duì)簡單的且全基因組測序完成,遺傳轉(zhuǎn)化手段的承受便于開展突變體的基因功能研究。4-香豆酰莽草酸/喹啉3’-羥化酶(C3’H)在維管束植物中主要參與木質(zhì)素的生物合成,前人研究發(fā)現(xiàn)小立碗蘚中的C3’H參與角質(zhì)層聚合物的合成,而對(duì)木質(zhì)素合成的貢獻(xiàn)較小。我們對(duì)小立碗蘚中C3’H基因的功能產(chǎn)生濃厚興趣。因此我們通過遺傳轉(zhuǎn)化獲得小立碗蘚C3’H敲除植株,發(fā)現(xiàn)其與野生型植株相比,出現(xiàn)發(fā)育不完全的表型。由于生物過程具有整體性和復(fù)雜性,整合代謝組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)并分析,更有利于對(duì)生物進(jìn)行表型與生物學(xué)過程調(diào)控機(jī)制的研究。該研究的初步成果如下:1、實(shí)驗(yàn)室前期已通過PEG介導(dǎo)的原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化獲得小立碗蘚C3’H敲除植株,利用總酚和類黃酮提取試劑盒分別檢測C3’H敲除株和野生型植株,發(fā)現(xiàn)在配子托階段敲除株與野生株相比,總酚和類黃酮含量都顯著減少。說明C3’H主要影響配子托生長階段。2、為進(jìn)一步明確C3’H-KO株中類黃酮等次生代謝物與野生株間的差異,對(duì)二者進(jìn)行代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析,共檢測到65種次生代謝物顯著差異,變化最大的兩類為酚酸類和類黃酮,并發(fā)現(xiàn)大量差異基因。說...

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
一 前言
    1.1 4-香豆酰莽草酸/喹啉3’-羥化酶(C3’H)研究概況
        1.1.1 C3’H基因的研究進(jìn)展
        1.1.2 小立碗蘚中的C3’H
    1.2 苯丙烷生物合成途徑和類黃酮生物合成途徑的研究進(jìn)展
    1.3 類黃酮生物合成途徑相關(guān)
    1.4 植物代謝組學(xué)和基于高通量測序轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究應(yīng)用
        1.4.1 植物代謝物的檢測
        1.4.2 “突變型”植物代謝產(chǎn)物研究
        1.4.3 代謝組學(xué)與轉(zhuǎn)錄組學(xué)的結(jié)合
    1.5 研究目的及意義
二 材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料、儀器與試劑
        2.1.1 供試材料
        2.1.2 主要試劑
        2.1.3 主要儀器設(shè)備
        2.1.4 主要溶液及培養(yǎng)基配置
    2.2 實(shí)驗(yàn)方法
        2.2.1 小立碗蘚C3’H基因的生物信息學(xué)分析
        2.2.2 小立碗蘚C3’H敲除株與野生型(WT)的總酚和類黃酮物質(zhì)含量測定
        2.2.3 基于UPLC-MS/MS代謝組學(xué)技術(shù)的小立碗蘚C3’H敲除株與野生株的次生代謝物差異分析
        2.2.4 基于RNA-seq技術(shù)的小立碗蘚C3’H-KO株和WT型植株的有參轉(zhuǎn)錄組測序分析
        2.2.5 代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)關(guān)聯(lián)分析
三 結(jié)果與分析
    3.1 小立碗蘚C3’H基因的生物信息學(xué)分析
        3.1.1 小立碗蘚C3’H基因cDNA全長序列分析
        3.1.2 小立碗蘚C3’H基因的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系
    3.2 小立碗蘚C3’H的初步功能預(yù)測
    3.3 小立碗蘚C3’H敲除株與野生株的總酚及類黃酮含量比較
    3.4 小立碗蘚C3’H敲除株與野生株的次生代謝組學(xué)數(shù)據(jù)分析
        3.4.1 代謝物定性定量分析
        3.4.2 代謝物含量聚類分析
        3.4.3 基于PCA的 C3’H-KO和 WT代謝物差異分析
        3.4.4 基于OPLS-DA的 C3’H-KO和 WT代謝物差異分析
        3.4.5 C3’H-KO和 WT的差異代謝物篩選、功能注釋和富集分析
        3.4.6 C3’H-KO和 WT差異顯著代謝物分析
    3.5 小立碗蘚C3’H敲除株與野生型(WT)的轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)分析
        3.5.1 測序數(shù)據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)
        3.5.2 基于PCA的 C3’H-KO和 WT轉(zhuǎn)錄組的基因主成分分析和相關(guān)性分析
        3.5.3 小立碗蘚C3’H-KO和 WT轉(zhuǎn)錄組基因的KEGG注釋及富集分析
        3.5.4 小立碗蘚C3’H-KO和 WT轉(zhuǎn)錄組基因的GO富集分析
        3.5.5 小立碗蘚C3’H-KO和 WT轉(zhuǎn)錄組基因的KOG富集分析
        3.5.6 小立碗蘚C3’H-KO和 WT類黃酮合成相關(guān)基因分析
    3.6 代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)關(guān)聯(lián)分析
        3.6.1 轉(zhuǎn)錄組和代謝組的主成分分析(PCA)
        3.6.2 轉(zhuǎn)錄組和代謝組的KEGG通路分析及富集分析
        3.6.3 轉(zhuǎn)錄組和代謝組的相關(guān)性分析
        3.6.4 轉(zhuǎn)錄組和代謝組的O2PLS分析
四 討論
    4.1 小立碗蘚C3’H基因影響配子托的生長發(fā)育
    4.2 小立碗蘚C3’H基因影響木質(zhì)素合成途徑
    4.3 小立碗蘚C3’H基因?qū)ι锖铣赏緩街谢蚺c代謝物產(chǎn)生影響
    4.4 小立碗蘚C3’H敲除株與野生型(WT)的表型差異分析
    4.5 小立碗蘚C3’H基因的潛在功能
參考文獻(xiàn)
附錄1
致謝
攻讀碩士研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3886040