本文關(guān)鍵詞：油料作物酰基脂類代謝基因和轉(zhuǎn)錄因子及油體鈣蛋白的基因組學(xué)分析

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【摘要】：植物油與人類生活關(guān)系密切。人們對植物油的需求逐年增長,供不應(yīng)求。因此,如何提高油料作物含油量亟待解決。在植物中,�；惓酥舅岷腿８视屯�,還包括脂肪酸合成的其它脂類,如:磷脂,糖脂,鞘脂,氧脂素,蠟質(zhì)等等。它們在多個生物過程中發(fā)揮作用,與植物生長息息相關(guān),從而影響作物產(chǎn)油量。油菜,包括白菜型油菜和甘藍(lán)型油菜,是世界上第三大油料作物,同時也是我國種植最廣泛的油料作物之一。其中,白菜型油菜屬于白菜,白菜與甘藍(lán)是甘藍(lán)型油菜的二倍體親本。白菜、甘藍(lán)與甘藍(lán)型油菜屬于蕓薹屬,與擬南芥同屬十字花科。作為模式作物,擬南芥中�；惔x相關(guān)研究開展較早。因此,本研究充分利用擬南芥�；惣易宓南嚓P(guān)研究,在基因組水平上建立白菜、甘藍(lán)及甘藍(lán)型油菜油菜脂類代謝基因及調(diào)控因子數(shù)據(jù)庫,對相關(guān)基因進(jìn)行注釋及綜合分析,為以后的研究者提供查詢平臺。為油菜油脂含量與組分改良提供理論依據(jù),同時也為其它作物積累油脂及改良脂肪酸組分提供寶貴信息。并以油體鈣蛋白家族為例,在多個植物基因組中對其結(jié)構(gòu)特征、復(fù)制模式及時空表達(dá)等等進(jìn)行綜合分析,以期為油體鈣蛋白基因的功能研究奠定基礎(chǔ),亦為其它脂類代謝基因的深入研究提供借鑒。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)在基因組水平上研究白菜、甘藍(lán)及甘藍(lán)型油菜中酰基脂類代謝及其調(diào)控機(jī)制,建立脂類代謝基因數(shù)據(jù)庫。以擬南芥中782個脂類代謝基因及轉(zhuǎn)錄因子為基礎(chǔ),在白菜、甘藍(lán)及甘藍(lán)型油菜中分別注釋1241個、1251個和2556個脂類代謝相關(guān)基因及相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子。其中幾乎所有甘藍(lán)基因、237個白菜及492個甘藍(lán)型油菜基因及轉(zhuǎn)錄因子是首次注釋。同源基因數(shù)的偏好性分析表明,白菜及甘藍(lán)中參與脂肪酸合成、真核磷脂合成、三酰甘油合成和木栓質(zhì)合成的基因?qū)Χ嗫截愑忻黠@偏好。復(fù)制分析表明,基因組加倍導(dǎo)致的部分復(fù)制是蕓薹屬脂類代謝基因家族成員增多的主要因素。對時空表達(dá)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明白菜中110個及甘藍(lán)型油菜中473個基因及轉(zhuǎn)錄因子可能與種子中脂類代謝關(guān)系密切;白菜15個及甘藍(lán)型油菜151個脂類基因及轉(zhuǎn)錄因子與逆境應(yīng)答相關(guān)。另外,六個古老的甘藍(lán)型油菜基因可能對酰基脂類代謝發(fā)揮積極作用。白菜中500多個基因及轉(zhuǎn)錄因子在種子與其它積累油的器官(葉、花)中差異表達(dá);甘藍(lán)型油菜116個基因及2個轉(zhuǎn)錄因子在種子與葉中差異表達(dá)。(2)綜合分析擬南芥中的八個編碼油體鈣蛋白的基因。根據(jù)分子量的大小,首次將油體鈣蛋白分為H型和L型兩類,且基序分析,多重對比以及進(jìn)化樹的結(jié)果都支持該結(jié)果。對油體鈣蛋白的理化性質(zhì),進(jìn)化模式及表達(dá)模式進(jìn)行分析,結(jié)果表明,L型油體鈣蛋白可能是由H型進(jìn)化而來,部分復(fù)制及串聯(lián)復(fù)制是擬南芥油體鈣蛋白家族擴(kuò)張的主要方式。另外,基于啟動子分析,預(yù)測擬南芥中油體鈣蛋白可能參與鈣信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及油脂積累。(3)系統(tǒng)分析三種豆科植物中油體鈣蛋白家族。從大豆,菜豆和苜�；蚪M共鑒別出20個油體鈣蛋白編碼基因。復(fù)制模式分析表明串聯(lián)復(fù)制是三種豆科植物中油體鈣蛋白家族擴(kuò)張的主要方式。結(jié)合保守域及表達(dá)模式分析表明3個油體鈣蛋白編碼基因可能失去功能,而如Gma CLO2等四個基因可能具有更重要的功能,并對它們的功能進(jìn)行預(yù)測。(4)綜合分析十字花科中油體鈣蛋白家族。在蕓薹屬及琴葉擬南芥基因組中得到51個油體鈣蛋白編碼基因,其中31個油體鈣蛋白是首次得到注釋。部分復(fù)制是十字花科中油體鈣蛋白編碼基因的主要復(fù)制方式。保守域及進(jìn)化分析表明,H型和L型的油體鈣蛋白的結(jié)構(gòu)及理化特性存在差異,且為H型油體鈣蛋白由L型進(jìn)化而來提供有力證據(jù)�；蚪Y(jié)構(gòu)分析表明十字花科中油體鈣蛋白的編碼基因結(jié)構(gòu)高度保守。綜合分析表明,如Br CLO3-3和Br CLO4-2等八個基因值得進(jìn)一步研究,而Br CLO2和Bo CLO8-2可能失去了功能。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q943.2
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本文編號：1264333