本文關(guān)鍵詞： 白檀 油脂含量 脂肪酸組成 生物合成代謝 轉(zhuǎn)錄組 表達(dá)模式　出處：《中南林業(yè)科技大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：白檀(Symplocos paniculata(Thunb.)Miq.),山礬科山礬屬,落葉灌木或小喬木。該樹(shù)種抗逆性強(qiáng)、結(jié)實(shí)早、果實(shí)富含油脂、且不飽和脂肪酸含量相對(duì)較高,是高品質(zhì)食用油和理想的工業(yè)油料植物,是具有重要生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值和極大發(fā)展前景的半野生狀木本油料植物。目前,針對(duì)其高產(chǎn)培育的快速檢測(cè)方法與基礎(chǔ)理論研究很薄弱,尤其從分子水平探討油脂合成規(guī)律及調(diào)控機(jī)理的研究仍是空白。因此,本文以湖南地區(qū)124株白檀優(yōu)株的成熟果實(shí)為材料,采用近紅外光譜測(cè)定與化學(xué)計(jì)量學(xué)方結(jié)相結(jié)合,構(gòu)建油脂含量測(cè)定近紅外光譜模型;以野生白檀優(yōu)株C3為對(duì)象,采用恩酮比色法,氣相質(zhì)譜聯(lián)用和原子吸收等分析方法,觀測(cè)白檀果實(shí)不同發(fā)育階段,油脂,糖類(lèi)和蛋白質(zhì)累積特點(diǎn),并分析其變化與礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素含量的相關(guān)性;根據(jù)油脂累積規(guī)律,對(duì)油脂累積過(guò)程中四個(gè)關(guān)鍵階段(10、80、140和170DAF)的白檀果實(shí)進(jìn)行RNA-Seq轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,綜合分析油脂生物合成關(guān)鍵基因表達(dá)模式及其通路,基本探明白檀果實(shí)油脂生物合成的分子機(jī)制,初步確定了油脂合成相關(guān)基因。主要研究結(jié)果如下:1、采用最小二乘回歸法(PLS)構(gòu)建了果實(shí)油脂含量快速測(cè)定近紅外定標(biāo)模型。將原始光譜數(shù)據(jù)消除基線偏移和噪音,獲得最佳預(yù)測(cè)模型。利用一階導(dǎo)數(shù)結(jié)合平滑法(FDE+SG)處理原始光譜建模得到最佳的含油率(RCV=0.9758)、棕櫚酸(RCV=0.9422)和油酸(RCV=0.9879)校正模型;采用二階導(dǎo)數(shù)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量轉(zhuǎn)換法(SDE+SNV)得到最佳的硬脂酸(RCV=0.9195)模型光譜;而最佳的亞油酸模型(RCV=0.9598)則通過(guò)二階導(dǎo)數(shù)結(jié)合乘積分散校正法(SDE+MSC)獲得;一階導(dǎo)數(shù)(FDE)處理方法得到的RCV值最高為0.8022的亞麻酸校正模型。進(jìn)一步通過(guò)外部交叉驗(yàn)證校準(zhǔn)模型的可靠性和準(zhǔn)確性,含油率、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸等測(cè)定模型的外部驗(yàn)證決定系數(shù)(R2)分別為0.96、0.90、0.71、0.91、0.91和0.73,剩余預(yù)測(cè)偏差(RPD)分別是3.7、2.9、2.8、3.4、3.3和2.6,表明所有的校正模型可以用于白檀果實(shí)油脂含量與主要油脂成分的的快速測(cè)定。2、觀測(cè)果實(shí)油脂累積動(dòng)態(tài)規(guī)律發(fā)現(xiàn),果實(shí)油脂從10 DAF開(kāi)始累積,呈“S”型變化,油脂最大含量可達(dá)36.6%,主要成分是棕櫚酸、油酸、硬脂酸、亞油酸和亞麻酸,果實(shí)成熟時(shí)其相對(duì)含量分別為18.3%、50.6%、1.3%、26.7%和2.5%;油脂以油體和油細(xì)胞的形式貯藏,主要累積場(chǎng)所是中果皮、胚乳和胚三個(gè)部位,其中,胚乳是果實(shí)中最主要的油脂累積部位。根據(jù)油脂含率變化規(guī)律,可以將白檀果實(shí)油脂累積過(guò)程劃分為三個(gè)階段:油脂累積緩慢期(10～80 DAF)、油脂累積快速期(80～140DAF)和油脂累積穩(wěn)定期(140～170 DAF)。果實(shí)油脂累積過(guò)程中,飽和脂肪酸含量呈先升后降的變化,最低含量為20%;而不飽和脂肪酸相對(duì)含量不斷增長(zhǎng),最高可達(dá)79%。3、測(cè)定油脂累積不同階段果實(shí)內(nèi)含物和氮磷鉀相對(duì)含量結(jié)果顯示:可溶性糖和蛋白質(zhì)含量在油脂緩慢累積期呈下降趨勢(shì),與油脂含量成不顯著負(fù)相關(guān),而淀粉含量逐漸增加,與油脂累積量成不顯著正相關(guān);在油脂累積快速期,可溶性糖和蛋白含量變化與油脂累積成正相關(guān),淀粉含量的變化不明顯;油脂累積穩(wěn)定期,淀粉和可溶性糖含量下降,蛋白質(zhì)含量急劇上升,但與油脂含量變化無(wú)明顯相關(guān)性。在果實(shí)油脂累積過(guò)程中,果實(shí)中氮含量的變化接近“W”,在油脂快速累積期,油脂累積量與其含量成不顯著負(fù)相關(guān),其它時(shí)期兩者無(wú)明顯相關(guān)性;而磷、鉀元素含量在整個(gè)果實(shí)油脂累積過(guò)程中呈先升后降的趨勢(shì),在90 DAF油脂累積快速期其含量達(dá)到最大,在油脂累積緩慢期與油脂含量成正相關(guān),油脂快速累積期呈不顯著負(fù)相關(guān),油脂累積穩(wěn)定期相關(guān)性不明顯。4、4個(gè)不同發(fā)育時(shí)期白檀果實(shí)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序產(chǎn)生了 27 827 593個(gè)高質(zhì)量clean reads,所有的clean reads組裝成182 904條非冗長(zhǎng)Unigene,平均長(zhǎng)度為592.91bp,N50長(zhǎng)度為785 bp。注釋到公共數(shù)據(jù)庫(kù)的Unigene共有67 379個(gè),占所有Unigene的比例為36.84%。其中注釋到NR、GO、COGs和KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)的Unigene分別有67 202、25 893、26 831和31 407條�；诠驳鞍踪|(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)BLAST比對(duì)和KEGG Pathway功能基團(tuán)注釋。注釋到脂類(lèi)代謝途徑的Unigene有1 776條,糖類(lèi)代謝途徑有3 493條。確定了脂肪酸生物合成、TAG組裝、糖酵解、淀粉合成代謝、糖異生和三羧酸循環(huán)等代謝通路中關(guān)鍵酶的Unigene序列和注釋信息,系統(tǒng)闡述了白檀果實(shí)油脂生物合成過(guò)程。5、利用DESeq技術(shù)將果實(shí)轉(zhuǎn)錄組分析產(chǎn)生的Unigene進(jìn)行差異基因篩選,共發(fā)現(xiàn)13 939個(gè)差異表達(dá)基因。分別在油脂累積緩慢期(10～80 DAF)、油脂累積快速期(80～140 DAF)和油脂累積穩(wěn)定期(140～170 DAF)發(fā)現(xiàn)4816、1247和3 120條差異基因上調(diào),5 869、7 731和3 032條差異基因下調(diào)。差異基因通過(guò)KEGG代謝途徑注釋,確定了油脂生物合成通路中的相關(guān)酶的動(dòng)態(tài)調(diào)控模式,結(jié)合果實(shí)生理代謝動(dòng)態(tài)變化綜合分析,初步挖掘出白檀油脂生物合成關(guān)鍵基因:KASⅡ、DGAT1、GPAT9、PFK-1、PK和PDH等酶作為油脂含量提高候選基因;調(diào)控FATA、FATB、SAD和FAD2基因表達(dá)可以改良脂肪酸組分。最后熒光定量PCR分析進(jìn)一步驗(yàn)證了白檀果實(shí)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果的可靠性。本研究將極大豐富公共基因數(shù)據(jù)庫(kù),為今后更加系統(tǒng)深入地研究白檀果實(shí)發(fā)育調(diào)控基因改良提高果實(shí)油產(chǎn)量和改善油脂品質(zhì)提供理論基礎(chǔ),以及為其他木本油料油料資源植物高效開(kāi)發(fā)利用提供參考依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S793.9

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本文編號(hào)：1481095