本文選題：表皮蠟質(zhì) + 超長(zhǎng)鏈不飽和脂肪醇��； 參考：《中國(guó)科學(xué)院武漢植物園》2017年博士論文

【摘要】：植物表皮蠟質(zhì),是覆蓋在陸地植物地上部分表面的一層疏水性脂類物質(zhì),是植物應(yīng)對(duì)外界環(huán)境變化的第一道屏障,在抑制植物水分非氣孔散失以及保護(hù)植物免受病蟲害入侵、紫外線輻射等方面起著重要作用。因此研究植物表皮蠟質(zhì)的合成和調(diào)控不僅具有重要的理論意義,同時(shí)也在生產(chǎn)實(shí)踐中具很高的應(yīng)用價(jià)值。本研究以擬南芥表皮蠟質(zhì)合成相關(guān)突變體cer17為材料,克隆了突變基因CER17并對(duì)其功能進(jìn)行了解析。cer17突變體是通過EMS誘變得到擬南芥蠟質(zhì)突變體,具有很強(qiáng)的蠟質(zhì)缺失表型,光亮莖稈。我們通過圖位克隆技術(shù)并結(jié)合序列分析和等位測(cè)試實(shí)驗(yàn),最終發(fā)現(xiàn),CER17是ADS4基因的等位基因,編碼了一個(gè)�；鵆oA脫氫酶。序列分析發(fā)現(xiàn)CER17/ADS4基因第二個(gè)外顯子上一個(gè)堿基G突變?yōu)锳,導(dǎo)致其編碼的蛋白質(zhì)序列中脯氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱涟彼�。這個(gè)氨基酸的改變導(dǎo)致CER17/ADS4蛋白功能喪失,在釀酒酵母中不能催化超長(zhǎng)鏈脂肪酸去飽和形成雙鍵位置n-6的超長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸。利用擬南芥原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化和煙草瞬時(shí)轉(zhuǎn)化體系分析CER17/ADS4蛋白亞細(xì)胞定位,結(jié)果顯示CER17/ADS4融合YFP蛋白和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)標(biāo)記蛋白CD3-959的定位情況基本一致,表明CER17/ADS4蛋白在細(xì)胞中定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。熒光定量PCR和GUS組織化學(xué)染色分析CER17/ADS4基因時(shí)空表達(dá)模式,結(jié)果表明蠟質(zhì)基因CER17/ADS4在擬南芥花序莖頂端,花和角果中超強(qiáng)表達(dá),同時(shí)在花序莖表皮細(xì)胞中特異表達(dá)。我們從擬南芥數(shù)據(jù)庫ABRC索取了CER1/ADS4基因的T-DNA插入突變體Salk_043674 和 SM_3_20206,分別命名為 cer17-2 和 cer17-3。RT-PCR 檢測(cè)顯示cer17-2中CER17/ADS4基因表達(dá)水平明顯下調(diào),而在cer17-3中完全檢測(cè)不到CER17/ADS4基因表達(dá)。掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)突變體cer17-2和cer17-3花序莖表皮蠟質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)主要為扁平狀,同時(shí)氣相色譜分析表皮蠟質(zhì)含量,結(jié)果顯示突變體cer17-2和cer17-3花序莖中表皮蠟質(zhì)總含量及單個(gè)組分顯著增加,尤其是超長(zhǎng)鏈飽和脂肪醇組分。利用薄層色譜和GC-MS方法,我們?cè)跀M南芥野生型花序莖表皮蠟質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了新的一類蠟質(zhì)組分,雙鍵位置n-6的超長(zhǎng)鏈不飽和初級(jí)脂肪醇,包括C26:1,C28:1和C30:1,該類組分在cer17突變體中完全消失。在突變體cer17-2中過量表達(dá)CER17基因,超長(zhǎng)鏈不飽和脂肪醇再次出現(xiàn),并且在野生型中過量表達(dá)CER17/ADS4,檢測(cè)到更高含量的超長(zhǎng)鏈不飽和醇。表明CER17/ADS4基因參與了超長(zhǎng)鏈不飽和脂肪醇的合成。研發(fā)發(fā)現(xiàn)cer4-4突變體中超長(zhǎng)鏈不飽和脂肪醇含量也急劇下降,并在釀酒酵母野生型菌株BY4741中共表達(dá)CER4和CER17/ADS4基因,檢測(cè)到了 n-6的超長(zhǎng)鏈不飽和脂肪醇。這些結(jié)果表明CER4基因同樣在超長(zhǎng)鏈不飽和脂肪醇合成途徑中具有重要功能。除了蠟質(zhì)表型,透射電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)蠟質(zhì)突變體cer17花序莖表皮層結(jié)構(gòu)變厚而且不規(guī)則,氣相色譜分析結(jié)果顯示角質(zhì)單體含量增加。盡管在蠟質(zhì)表型上cer17突變體花序莖頂端和基部表型一致,但是角質(zhì)表型上頂端比基部更強(qiáng),這與CER17/ADS4基因花序莖頂端比基部表達(dá)量更高模式一致。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)CER17/ADS4和LACS1基因的雙突變體在花序莖頂端而不是基部,表皮層結(jié)構(gòu)和野生型以及單突變體相比,急劇增厚更加不規(guī)則,同時(shí)角質(zhì)單體含量更高。甲苯胺藍(lán)染色和失水實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),和野生型和單突變體相比較,雙突變體花序莖頂端表皮層通透性出現(xiàn)劇烈變化。這些結(jié)果表明CER17/ADS4和LACS1基因在花序莖頂端表皮層角質(zhì)合成通路上存在遺傳上相互作用。綜上所述,擬南芥CER17/ADS4基因參與了花序莖頂端和基部表皮蠟質(zhì)新組分,雙鍵位置n-6的超長(zhǎng)鏈不飽和初級(jí)脂肪醇的合成,同時(shí)參與了花序莖頂端表皮層角質(zhì)合成通路。
[Abstract]:The expression of CER17 / ADS4 gene was found to be significantly lower than that of cer17 / ADS4 . In conclusion , it was found that CER17 / ADS4 and LACS1 genes were genetically interacting with wild type and single mutant . These results showed that CER17 / ADS4 and LACS1 genes had a genetic interaction on the epidermal keratinocytes at the top of the stem .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院武漢植物園
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：Q943.2

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1 楊賢鵬;擬南芥表皮蠟質(zhì)合成相關(guān)基因CER17的功能解析[D];中國(guó)科學(xué)院武漢植物園;2017年

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本文編號(hào)：1866161