本文關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)錄因子AtMYB11和AtMYB12在茄科作物上調(diào)控多酚類物質(zhì)合成的研究

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【摘要】：多酚類物質(zhì)以其多樣的生物學(xué)活性成為科學(xué)家近年來研究分析的熱點(diǎn),多種多酚類物質(zhì)對(duì)人體健康有益,一方面可作為激活物質(zhì),激發(fā)人體自身免疫活性；另一方面,可抑制癌細(xì)胞在人體內(nèi)增殖。因此可有效預(yù)防多種慢性疾病及癌癥,并提高人體自由基清除能力。對(duì)植物自身而言,多種多酚類物質(zhì)具有保護(hù)植物體免受生物及非生物逆境的功能,例如蟲害、病原微生物、干旱、紫外輻射等。MYB家族轉(zhuǎn)錄因子廣泛存在于真核生物中,在植物中所占比例最大。作為轉(zhuǎn)錄因子,其中一些MYB家族成員可以通過調(diào)控靶基因的表達(dá)來調(diào)控植物體內(nèi)次生代謝物質(zhì)的合成。在本研究中,分別對(duì)擬南芥轉(zhuǎn)錄因子AtMYB11、AtMYB12在部分茄科作物中進(jìn)行功能分析,主要結(jié)果如下：1 AtMYB11在番茄與煙草中調(diào)節(jié)咖啡�？崴峒包S酮醇的合成將擬南芥轉(zhuǎn)錄因子AtMYB11轉(zhuǎn)入番茄并在果實(shí)中特異表達(dá),果實(shí)成熟期,AtMYB11表達(dá)的番茄果實(shí)為橙色,與紅色野生型果實(shí)差異顯著。利用HPLC方法分析AtMYB11基因表達(dá)的番茄果實(shí)中多酚類物質(zhì)含量的變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)野生型番茄中多酚類物質(zhì)的含量有限,而轉(zhuǎn)基因番茄果皮中多酚含量顯著提高。多酚含量富集的原因則與AtMYB11調(diào)控番茄多酚類物質(zhì)合成途徑中多個(gè)相關(guān)合成基因的上調(diào)表達(dá)有關(guān)。AtMYB11基因表達(dá)的番茄果實(shí)抗氧化能力則提高了3倍。AtMYB11通過組成型啟動(dòng)子CaMV35S在煙草中異源表達(dá),3個(gè)株系T,代煙草中,主要黃酮醇蘆丁含量最高提高了13.2倍、山萘酚蕓香糖苷含量最高提高了6.8倍；主要酚酸類物質(zhì)綠原酸最高上調(diào)5.2倍。AtMYB11基因表達(dá)的煙草葉片中黃酮醇及綠原酸的高含量富集與AtMYB11調(diào)控了這些物質(zhì)合成途徑中多個(gè)相關(guān)合成基因的上調(diào)表達(dá)有關(guān)。2轉(zhuǎn)AtMYB12基因煙草對(duì)多種病原物的抗性評(píng)估通過對(duì)轉(zhuǎn)AtMYB12基因煙草材料(多酚類物質(zhì)含量顯著提高)進(jìn)行煙草細(xì)菌性病害青枯菌接種,野生型葉片中病癥延展至全葉而轉(zhuǎn)AtMYB12基因株系只出現(xiàn)在病原接種的半邊葉片；細(xì)菌在轉(zhuǎn)AtMYB12基因煙草葉片中的生長速率明顯低于野生型,侵染96 h后,野生型煙草葉片中細(xì)菌數(shù)量為轉(zhuǎn)基因煙草葉片中細(xì)菌數(shù)量的3.27倍,通過NBT染色發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)AtMYB12基因煙草葉片在接種細(xì)菌后,其超氧化物迅速大量累積。以離體葉片接種的方式對(duì)轉(zhuǎn)AtMYB12基因煙草葉片接種煙草赤星病菌及煙草炭疽病菌。轉(zhuǎn)AtMYB12基因煙草表現(xiàn)出明顯的抗性表型,病斑直徑長度明顯低于野生型煙草葉片；轉(zhuǎn)AtMYB12基因煙草葉片接種病原真菌后分生孢子數(shù)量明顯低于野生型煙草：轉(zhuǎn)AtMYB12基因煙草葉片在侵染一段時(shí)間后出現(xiàn)細(xì)胞程序性死亡,而野生型煙草中并未出現(xiàn)。3轉(zhuǎn)AtMYB12基因番茄的轉(zhuǎn)錄組分析針對(duì)轉(zhuǎn)AtMYB12基因番茄中高含多酚類物質(zhì)這一特點(diǎn),對(duì)野生型Micro-Tom與轉(zhuǎn)AtMYB12基因番茄進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析：在全部22170個(gè)基因中,可注釋表達(dá)上調(diào)2倍以上的顯著上調(diào)基因數(shù)量為1906個(gè)；表達(dá)下調(diào)2倍以上的顯著下調(diào)基因數(shù)量為5077個(gè)。在各生物功能類別中大量差異基因主要分布在代謝進(jìn)程、催化作用以及分子結(jié)合功能上。根據(jù)轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果,及已知的咖啡�？崴岷铣赏緩�,我們通過在野生型三生煙草中分別超量表達(dá)煙草NtHCT及煙草NtCSH這兩個(gè)基因,進(jìn)行基因功能鑒定,分析其對(duì)煙草中多酚類物質(zhì)的影響。4培育富含咖啡�？崴峒包S酮醇的無選擇標(biāo)記基因的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯馬鈴薯作為世界范圍內(nèi)的主要糧食作物,兼具經(jīng)濟(jì)及營養(yǎng),可滿足人類對(duì)主糧的需求。相比其它糧食作物,馬鈴薯具有易于種植,塊莖方便貯存,及含有多種營養(yǎng)物質(zhì)等優(yōu)良特性。本實(shí)驗(yàn)中,我們通過化學(xué)誘導(dǎo)方法將馬鈴薯塊莖特異性啟動(dòng)子Patatin驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)AtMYB12基因馬鈴薯進(jìn)行標(biāo)記基因剔除,獲得了三個(gè)陽性株系。無標(biāo)記基因馬鈴薯塊莖中咖啡�？崴崞骄险{(diào)倍數(shù)為3.35倍,黃酮醇含量平均上調(diào)4.50倍。這些主要多酚類物質(zhì)含量的變化與轉(zhuǎn)錄因子AtMYB12調(diào)控多酚類物質(zhì)生物合成途徑中多個(gè)靶基因上調(diào)表達(dá)相關(guān)。高含量的多酚類物質(zhì)使AtMYB12基因表達(dá)的馬鈴薯塊莖抗氧化能力提高了1倍。
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q943.2

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4 雷麗萍;夏振遠(yuǎn);王s

本文編號(hào)：1294045