本文關(guān)鍵詞： 甜橙 非生物逆境 多胺分解代謝 銅胺氧化酶 多胺氧化酶 活性氧　出處：《華中農(nóng)業(yè)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：柑橘是世界上最重要的果樹之一,然而各種生物脅迫和非生物脅迫嚴重影響柑橘產(chǎn)量和質(zhì)量。多胺是普遍存在于高等植物中的一類低分子量脂肪族陽離子聚合物,其分解代謝在調(diào)節(jié)脅迫應答中多胺動態(tài)平衡中起著重要作用。多胺分解代謝主要由銅胺氧化酶(CuAO)和多胺氧化酶(PAO)催化完成。本研究利用甜橙基因組數(shù)據(jù)挖掘甜橙CuAO和PAO家族成員,分析其表達模式,最后利用遺傳轉(zhuǎn)化及生物化學技術(shù)揭示了部分成員的功能。主要結(jié)果如下:1.通過搜索比對共得到8個甜橙CuAO候選基因(命名為CsCuAO1-CsCuAO8),分別位于3條染色體上,編碼區(qū)大小分別從1389 bp到2328bp。等電點和相對分子量預測結(jié)果顯示甜橙CuAO蛋白等電點范圍為6.11-8.77,相對分子量為52.1-82.8 kDa。親緣關(guān)系分析顯示CsCuAO基因家族成員可以分為兩類。CsCuAO擁有植物CuAO高度保守的33個氨基酸殘基,并且含有C端或者N端信號肽序列。組織表達分析發(fā)現(xiàn)CsCuAO1-3和CsCuAO5在根、莖、葉和子葉中表達量較高,其它基因表達水平較低。外源腐胺(Put),亞精胺(Spd)和精胺(Spm)誘導CsCuAO基因表達上升。此外,ABA、低溫、鹽害及滲透脅迫抑制CsCuAO基因(CsCuAO1-2,CsCuAO5,CsCuAO6和CsCuAO8)表達但誘導CsCuAO3和CsCuAO7上調(diào)表達。2.比對分析共發(fā)現(xiàn)6個甜橙PAO候選基因CsPAO1-CsPAO6。根據(jù)親緣關(guān)系可將CsPAO基因分為四類。CsPAO基因在根中表達水平高于莖、葉和子葉中的水平。CsPAO基因表達也受到外源多胺處理的誘導,根據(jù)其表達模式推測CsPAO4基因可能參與多胺末端分解代謝而其余CsPAO基因可能參與多胺回復反應代謝。同時在煙草中超表達CsPAO3基因可以顯著提高轉(zhuǎn)基因煙草體內(nèi)Put含量,并且降低Spd和Spm含量,說明該基因確實參與多胺回復反應代謝。另外,CsPAO基因同時受到ABA、低溫、鹽害和滲透脅迫的誘導,說明其可能參與激素和逆境脅迫應答。分析CsPAO基因啟動子序列發(fā)現(xiàn)共有203個與激素和脅迫應答相關(guān)的順式作用元件。3.為闡明PAO基因功能,通過遺傳轉(zhuǎn)化和生物化學技術(shù)分析了CsPAO4在多胺分解代謝和逆境應答中的功能。CsPAO4基因位于質(zhì)外體中。體外底物催化結(jié)合HPLC檢測,表明CsPAO4可以催化Spd和Spm并生成二氨基丙烷(Dap),說明該蛋白能夠參與多胺末端分解代謝。在煙草中超表達CsPAO4基因,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株P(guān)AO酶活性顯著高于野生型,而Spd和Spm含量顯著降低,同時Dap和過氧化氫(H2O2)含量顯著上升。鹽脅迫下轉(zhuǎn)基因煙草比野生型煙草具有更快的種子發(fā)芽速度和更高的發(fā)芽率。然而,鹽脅迫下轉(zhuǎn)基因植株草營養(yǎng)生長和根系伸長均受到明顯抑制,與此同時轉(zhuǎn)基因植株體內(nèi)積累更多的H2O2并且具有明顯的細胞程序性死亡(PCD)現(xiàn)象。而外源加入過氧化氫清除劑(CAT)在一定程度上恢復轉(zhuǎn)基因植株根系生長和營養(yǎng)生長。此外,外源Spm處理抑制轉(zhuǎn)基因幼苗根系生長。
[Abstract]:Citrus is one of the most important fruit trees in the world. However, a variety of biological and abiotic stresses seriously affect the yield and quality of citrus. Polyamines are a kind of low molecular weight aliphatic cationic polymers widely found in higher plants. Its catabolism plays an important role in regulating the dynamic balance of polyamines in stress response. Polyamine catabolism is mainly catalyzed by copper amine oxidase (CuAO) and polyamine oxidase (PAO). In this study, sweet orange genome data were used to mine sweet orange. Members of the CuAO and PAO families, The main results are as follows: 1. Eight CuAO candidate genes (named CsCuAO1-CsCuAO8, named CsCuAO1-CsCuAO8) were obtained by searching and comparing. The results of isoelectric point and relative molecular weight prediction showed that the isoelectric point range of sweet orange CuAO protein was 6.11-8.77 and the relative molecular weight was 52.1-82.8 kDa. the genetic relationship analysis showed that the members of CsCuAO gene family could be classified into two classes. There are 33 amino acid residues which are highly conserved in plant CuAO. The expression of CsCuAO1-3 and CsCuAO5 was found to be high in root, stem, leaf and cotyledon. The expression level of other genes was low. Exogenous putrescine, spermidine (SPD) and spermidine (SPM) increased the expression of CsCuAO gene. Salt injury and osmotic stress inhibited the expression of CsCuAO1-2CsCuAO5, CsCuAO6 and CsCuAO8, but induced up-regulated expression of CsCuAO6 and CsCuAO8 in CsCuAO3 and CsCuAO7. Six candidate genes of PAO, CsPAO1-CsPAO6, were found by comparison analysis. According to their genetic relationship, the expression level of CsPAO gene in root was higher than that in stem. CsPAO gene expression in leaves and cotyledons was also induced by exogenous polyamines. According to its expression pattern, CsPAO4 gene may be involved in polyamine terminal catabolism and other CsPAO genes may be involved in polyamine response metabolism. Meanwhile, overexpression of CsPAO3 gene in tobacco can significantly increase Put content in transgenic tobacco. In addition, CsPAO gene was induced by ABA, low temperature, salt injury and osmotic stress. Analysis of the promoter sequence of CsPAO gene found that there were 203 cis-acting elements related to hormone and stress response. In order to elucidate the function of PAO gene, it may be involved in hormone response and stress stress response. The function of CsPAO4 in polyamine catabolism and stress response was analyzed by genetic transformation and biochemistry. The results showed that CsPAO4 could catalyze Spd and Spm and produce diaminopropane diapus, which indicated that the protein could participate in the end catabolism of polyamine. Overexpression of CsPAO4 gene in tobacco showed that the PAO enzyme activity of transgenic plants was significantly higher than that of wild-type plants. However, the contents of Spd and Spm decreased significantly, while the contents of Dap and H 2O 2 increased significantly. Transgenic tobacco under salt stress had faster seed germination rate and higher germination rate than wild type tobacco. The vegetative growth and root elongation of transgenic plants were significantly inhibited under salt stress. At the same time, the transgenic plants accumulated more H _ 2O _ 2 and had obvious programmed cell death (PCD) phenomenon. The exogenous hydrogen peroxide scavenger (CAT) could restore the root growth and vegetative growth of transgenic plants to some extent. Exogenous Spm treatment inhibited root growth of transgenic seedlings.
【學位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S666.4

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 張鎮(zhèn);孫君社;;植物乳桿菌亞油酸異構(gòu)酶基因在大腸桿菌中的表達和功能鑒定[J];河南農(nóng)業(yè)科學;2006年10期

2 戚曉嫻;任太軍;李曉梅;鐘國華;;果蠅miRNA的結(jié)構(gòu)與功能及研究策略[J];昆蟲學報;2009年04期

3 ;[J];;年期

相關(guān)會議論文 前10條

1 岳建輝;王亞軍;李娟;;家雞血清素受體6(5-HTR6)基因克隆、組織表達分析及其功能鑒定[A];四川省動物學會第九次會員代表大會暨第十屆學術(shù)研討會論文集[C];2011年

2 蔡雨奇;沈敏洪;楊月紅;周天華;;哺乳動物細胞核分離基因樣蛋白mNudCL的克隆和功能鑒定的研究[A];第二屆中國醫(yī)學細胞生物學學術(shù)大會暨細胞生物學教學改革會議論文集[C];2008年

3 夏曉峰;江賢章;吳松剛;黃建忠;;破囊壺菌△5-Desaturase基因及其5′端側(cè)翼序列的克隆與功能鑒定[A];華東六省一市生物化學與分子生物學會2009年學術(shù)交流會論文摘要匯編[C];2009年

4 黃亦鈞;張維佳;姜偉;李穎;;趨磁螺菌MSR-1鐵吸收調(diào)控蛋白基因克隆及其功能鑒定[A];2006中國微生物學會第九次全國會員代表大會暨學術(shù)年會論文摘要集[C];2006年

5 孟霞;姜亞楠;張嬋;姜偉;李穎;;磁螺菌MSR-1 fer6基因克隆及其功能鑒定[A];2008年中國微生物學會學術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

6 蒙姣榮;陳保善;;番茄RNA病毒寄主因子基因ToTOM3的克隆與功能鑒定[A];2005年中南、西南植物病理學會和中國菌物學會聯(lián)合學術(shù)年會論文集[C];2005年

7 徐璐璐;郭述良;羅永艾;;人DC—SIGN綠色熒光融合蛋白真核表達與功能鑒定[A];中華醫(yī)學會2008年全國結(jié)核病學術(shù)會議論文匯編[C];2008年

8 劉喬麗;崔朝宇;蔣軍喜;;野生車前草抗穗枯病菌差異表達基因篩選及其功能鑒定[A];中國植物病理學會2012年學術(shù)年會論文集[C];2012年

9 陳曉紅;沈放;程桂芳;;缺失外顯子9的hCOX-1 cDNA的分離及初步功能鑒定[A];第八屆全國生化藥理學術(shù)討論會暨第七屆Servier獎頒獎大會會議摘要集[C];2003年

10 趙太強;楊璐;汪新艷;周紅;;草魚squint(Nodal相關(guān)基因1)的分子與功能鑒定[A];中國海洋湖沼學會魚類學分會、中國動物學會魚類學分會2012年學術(shù)研討會論文摘要匯編[C];2012年

相關(guān)博士學位論文 前8條

1 張璇;月季耐熱相關(guān)蛋白編碼基因的克隆與功能鑒定[D];復旦大學;2014年

2 何良榮;棉花GhCIPK6基因的克隆及其在非生物脅迫響應中的功能鑒定[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2013年

3 王偉;甜橙多胺氧化酶基因克隆及功能鑒定[D];華中農(nóng)業(yè)大學;2016年

4 張曼;大豆萜類非甲羥戊酸代謝途徑關(guān)鍵酶基因的克隆及功能鑒定[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2008年

5 張承武;人源性神經(jīng)營養(yǎng)素-6的基因克隆表達和功能鑒定[D];四川大學;2003年

6 周禮紅;紅曲霉遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)及桔霉素、Monacolin K生物合成相關(guān)PKS基因的克隆與功能鑒定[D];江南大學;2005年

7 譚小力;擬南芥長鏈脂肪酰輔酶A合成酶基因的克隆及功能鑒定[D];西北農(nóng)林科技大學;2003年

8 陳向云;BmGem1和BmGem2在家蠶細胞中的功能鑒定[D];西南大學;2015年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 胡利芹;谷子低氮脅迫轉(zhuǎn)錄組分析及SiMYB3基因特性與功能鑒定[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2015年

2 孫亞薇;靶向腫瘤壞死因子β小分子抑制劑的篩選及其功能鑒定[D];北京協(xié)和醫(yī)學院;2015年

3 劉進平;河南華溪蟹小分子功能性金屬硫蛋白的分泌表達、純化及功能鑒定[D];山西大學;2014年

4 韓小娟;苔類植物黃酮類化合物生物合成關(guān)鍵酶功能鑒定[D];山東大學;2015年

5 孟燦;編碼肽酶新基因try1A的改造以及突變酶的功能鑒定研究[D];廣西大學;2015年

6 陳斌;水稻抗白葉枯病相關(guān)基因的功能鑒定及入門載體的改進[D];安徽農(nóng)業(yè)大學;2014年

7 宋雪;柑橘潰瘍病菌致病相關(guān)基因的篩選和功能鑒定[D];上海交通大學;2013年

8 余桃嬌;菊花DgZFP5及bZIP1基因的克隆和功能鑒定[D];四川農(nóng)業(yè)大學;2015年

9 王延祥;蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）F-box蛋白預測、分析及初步功能鑒定[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2014年

10 王之;蜻蜓鳳梨AfSBP7e罌寺〖骯δ薌╗D];海南大學;2016年

，

本文編號：1549426