本文選題：煙草 + MdAFS基因��； 參考：《山東農(nóng)業(yè)大學》2016年博士論文

【摘要】：煙草是一年生或有限多年生草本植物,是重要的經(jīng)濟作物。因其腺體豐富,具有大量的綠色組織,使其成為萜類代謝工程研究的理想模式植物。α-法尼烯是一種揮發(fā)性倍半萜烯,α-法尼烯合酶是催化α-法尼烯合成的最終限速酶。到目前為止,對蘋果α-法尼烯的研究主要集中在α-法尼烯及其氧化產(chǎn)物-共軛三烯醇類物質(Conjugated Trienols,CTols)與蘋果虎皮病發(fā)生的關系。在植物中過表達蘋果α-法尼烯合酶基因是否影響其他萜類物質的合成及植物生物學特性的研究相對較少。本研究以過表達蘋果α-法尼烯合酶基因煙草的T3代植株為實驗材料,通過轉錄組分析代謝通路和代謝物,解釋轉基因煙草早衰的原因和機制。主要結果如下:(1)植物萜類的合成與釋放具有組織器官特異性。Md AFS基因在轉基因煙草的莖中表達量最低,根和葉片次之,花中表達量最高,是莖的3.6倍。GC/MS分析煙草萜類組分發(fā)現(xiàn),在根、莖、葉、花中均未檢測到目的產(chǎn)物法尼烯的釋放,但施用鉀離子處理后,煙草花中檢測出法尼烯。(2)機械損傷,茉莉酸甲酯(Me JA),赤霉素(GA),水楊酸(SA),乙烯利(ETH),4°C,42°C,聚乙二醇-6000(PEG-6000)和H2O2處理明顯誘導了青香蕉蘋果苗Md AFS基因的表達,其中,4°C處理后Md AFS基因的表達一直穩(wěn)定在較高水平;傷害處理表現(xiàn)出先升高后下降的規(guī)律;Me JA,GA,SA,ETH,PEG-6000,H2O2和42°C高溫處理表現(xiàn)出某一時間點爆發(fā)式上調的特點,42°C處理效果最明顯上調大約170倍。在實驗條件下青香蕉蘋果苗Md AFS基因的表達具有節(jié)律性,在照光1h后出現(xiàn)最大表達量。(3)目前,煙草(NC89)還沒有可利用的全基因組數(shù)據(jù)庫。利用De nove組裝的方法進行煙草葉片和頂芽的轉錄組分析,共獲得了249185條unigenes。葉片差異表達分析發(fā)現(xiàn),抗氧化活性分類有26個下調轉錄本包括APX和CAT,類胡蘿卜素代謝34個下調轉錄本,質體醌代謝14個下調轉錄本,抗壞血酸鹽代謝10個下調轉錄本和氮代謝62個下調轉錄本。(4)與野生型相比,轉基因植株有較多的活性氧積累,轉基因植株抗氧化防御系統(tǒng)下降,表現(xiàn)為抗氧化酶(APX,CAT和SOD)活性顯著下降,抗氧化物質(類胡蘿卜素,多酚和類黃酮)含量顯著下降,并且對光合電子傳遞鏈阻斷劑敵草隆(DCMU)處理更加敏感。(5)在轉基因植株中茉莉酸(JA),水楊酸(SA)和乙烯(ET)含量顯著下降,乙烯釋放速率降低;油菜素內脂(BR)含量顯著增加,細胞分裂素(CTK)含量沒有明顯變化。(6)光合作用是萜類合成的還原力和原料來源,轉基因植株凈光合速率下降,光合作用產(chǎn)物淀粉和可溶性糖含量顯著下降。對光合作用、光合蛋白和碳固定信號通路分析分別發(fā)現(xiàn)了87,127和195個下調轉錄本,沒有上調轉錄本。(7)植物萜類的合成與釋放具有時間特異性(不同發(fā)育時期),MdAFS基因隨著煙草發(fā)育進程表達量不斷增加,盛花期達到最高點。不同發(fā)育時期,萜類合成途徑關鍵基因與Md AFS基因相關性分析表明,Md AFS基因與HMGR基因正相關,其他基因(DXS、DXR、IDI、FPPS和GPPS)負相關。(8)轉基因株系HMGR1、HMGR2和HMGS基因上調表達,HMGR專一性抑制劑洛伐他汀(MEV)處理也表明轉基因植株有較高的HMGR轉錄水平。轉基因株系萜類合成途徑其它關鍵基因(DXS、DXR、IDI、FPPS和GPPS)下調表達,同時,對DXR專一性抑制劑膦胺霉素(FOS)處理不敏感。(9)轉基因株系葉片中,單萜(檸檬烯和芳樟醇)的釋放對MeJA的誘導作用不敏感;轉基因株系葉綠素和四萜(類胡蘿卜素)含量顯著下降,Fv/Fm值顯著下降。q RT-PCR分析發(fā)現(xiàn)轉基因株系葉綠素合酶基因下調表達,而葉綠素酶上調表達。添加萜類合成的原料丙酮酸能夠將轉基因株系的葉綠素含量恢復到野生型水平,合成減少是導致葉綠素含量下降的原因。
[Abstract]:The results showed that the expression of the Md AFS gene was the lowest in the plant . The results showed that the expression of the gene of the Md AFS was the lowest in the plant . ( 4 ) There were 26 downregulated transcripts in transgenic plants . ( 9 ) The chlorophyll content of transgenic lines decreased and the chlorophyll content of transgenic lines decreased significantly . The chlorophyll content of transgenic lines was reduced to the wild type , and the decrease of synthesis was the reason of the decrease of chlorophyll content .

【學位授予單位】：山東農(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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本文編號：1820823