本文關(guān)鍵詞：紅柄甜菜酪氨酸酶基因BvcTYR的功能分析

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【摘要】：甜菜素是一類天然的水溶性含氮色素,包括甜菜紅素和甜菜黃素,主要存在于石竹目植物中。它與花青素相互排斥,具有著色、傳導信號、調(diào)節(jié)滲透壓、清除自由基和抗氧化作用,廣泛應(yīng)用于食品著色、醫(yī)療保健、化妝品制造等行業(yè)。在甜菜素生物合成途徑的三個關(guān)鍵酶促反應(yīng)中,L-酪氨酸的羥基化(單酚酶活性)和L-多巴的氧化(雙酚酶活性),這兩個反應(yīng)步驟被認為是由酪氨酸酶催化完成的,但缺乏分子生物學證據(jù)。實驗室前期從紅柄甜菜中分離出了酪氨酸酶及其基因BvcTYR。本研究對該基因的功能進行了解析,得到如下主要結(jié)果：紅柄甜菜基因組中至少含有6個拷貝的BvcTYR或其同源基因。qRT-PCR結(jié)果表明,BvcTYR轉(zhuǎn)錄水平在根部最高,其次為葉片和葉柄,且隨生育期而發(fā)生變化,轉(zhuǎn)錄本豐度在根部的8葉期、葉片和葉柄的10葉期達到峰值。BvcTYR的酶活也展現(xiàn)出類似的趨勢,在根部的活性遠高于葉片和葉柄,且活性隨著生育期而發(fā)生變化,但其峰值期出現(xiàn)在10葉期,較轉(zhuǎn)錄本豐度的峰值期落后1個時期。甜菜素的含量也是根部遠高于葉片和葉柄,在10葉期達到峰值。由這些結(jié)果推測,BvcTYR的轉(zhuǎn)錄本豐度、酶活性與甜菜素含量之間具有相關(guān)性。此外,亞細胞定位結(jié)果表明,BvcTYR可能為細胞質(zhì)定位蛋白。在花青素植物煙草中穩(wěn)定表達了BvcTYR。體內(nèi)和體外酶活檢測顯示,超表達的煙草植株不僅獲得了羥基化L-酪氨酸和L-酪胺的單酚酶活性,而且增強了氧化L-多巴的雙酚酶活性,為野生型的3-5倍。將超表達煙草中的BvcTYR進行RNA干擾后,BvcTYR的表達量顯著降低,單酚酶和雙酚酶活性均顯著降低。在甜菜素植物青桿甜菜中瞬時超表達了BvcTYR。超表達青桿甜菜的BvcTYR表達量為野生型的2倍,單酚酶和雙酚酶活性比野生型分別提高了20%和95%。在紅葉甜菜中RNA干擾了BvcTYR,被干擾的葉片褪去部分紅色,在綠葉紅柄甜菜的葉片中,空載體EV和RNAi都顯著增加了BvcTYR轉(zhuǎn)錄本的豐度、L-酪氨酸的羥基化酶活性和L-多巴的氧化酶活性、甜菜紅素與甜菜黃素的含量,但由于RNAi抑制了酪氨酸酶的部分酶活反應(yīng),增加量較EV少。對綠葉紅柄甜菜的葉柄進行了BvcTYR的RNA干擾,受干擾的紅色葉柄褪色,呈現(xiàn)出淡黃色。以上結(jié)果得出,克隆的紅柄甜菜酪氨酸酶基因BvcTYR,可能至少參與了甜菜素生物合成途徑中L-酪氨酸的羥基化,即第1步反應(yīng)。甜菜素植物酪氨酸酶基因功能的確定,不僅為甜菜素生物合成途徑的解析提供了分子生物學支持,而且為在非甜菜素代謝植物中異源合成甜菜素奠定了基礎(chǔ)。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q943.2

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1 韓婭楠;紅柄甜菜酪氨酸酶基因BvcTYR的功能分析[D];中國農(nóng)業(yè)大學;2016年

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本文編號：1291191