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  本文關(guān)鍵詞：茶樹糖類相關(guān)基因的挖掘及其在茶樹冷馴化中的表達(dá)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院》 2015年

茶樹糖類相關(guān)基因的挖掘及其在茶樹冷馴化中的表達(dá)研究

岳川  

【摘要】：糖作為生命有機(jī)體的重要能量和物質(zhì)來源,在植物生長發(fā)育及逆境脅迫響應(yīng)調(diào)控中具有重要的作用。逆境脅迫下,植物通過調(diào)節(jié)體內(nèi)糖的分配,維持細(xì)胞的滲透勢、氧化還原水平等的平衡;糖還作為信號分子調(diào)控逆境相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄,從而提高植物對逆境的抵御能力。冷馴化作用誘導(dǎo)茶樹中糖的積累,與茶樹抗寒能力的提高密切相關(guān)。然而,糖的代謝、運(yùn)輸和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)受大量酶的調(diào)控,從酶學(xué)水平上研究糖在茶樹抗寒中的作用機(jī)制困難較大。前期的研究發(fā)現(xiàn)碳水化合物相關(guān)基因在茶樹冷馴化過程中的表達(dá)差異顯著。因此,從基因水平上研究糖相關(guān)的酶基因的表達(dá)調(diào)控,有助于進(jìn)一步揭示糖介導(dǎo)的茶樹抗寒響應(yīng)機(jī)理。本研究首先分析了冷馴化作用對茶樹中主要糖含量等的影響;其次克隆了茶樹中糖代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的基因,共72個(gè),對它們的生物信息學(xué)進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并用熒光定量PCR(q RT-PCR)研究了它們在茶樹自然冷馴化中的表達(dá)模式。為揭示糖介導(dǎo)的茶樹抗寒機(jī)制研究奠定了基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:1.冷馴化過程中,茶樹中的淀粉含量降低,蔗糖、葡萄糖等可溶性糖含量升高,同時(shí)脯氨酸和丙二醛等也發(fā)生改變,茶樹抗寒能力的提高。電鏡觀察顯示,冷馴化對茶樹葉綠體結(jié)構(gòu)的影響較明顯。淀粉代謝、蔗糖代謝等通路與茶樹冷馴化密切相關(guān)。2.淀粉代謝與植物抗寒響應(yīng)密切相關(guān)。在淀粉代謝途徑中,克隆了茶樹中2個(gè)淀粉合成酶基因(Cs SS3和Cs SS4)、9個(gè)β-淀粉酶家族基因(Cs BAM1-9)、3個(gè)α-淀粉酶家族基因(Cs AMY1-3),以及麥芽糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Cs MEX1基因和麥芽糖轉(zhuǎn)葡萄糖基酶Cs DPE2基因。分析了它們的生物信息學(xué)特征,熒光定量PCR檢測了這些基因在茶樹自然冷馴化中的表達(dá)模式。冷馴化調(diào)控茶樹中淀粉代謝相關(guān)基因表達(dá),提高β-淀粉酶活性變化�？寺×�1 515 bp的Cs BAM3啟動(dòng)子區(qū),分析顯示含多種逆境響應(yīng)元件,并對Cs BAM3進(jìn)行了原核表達(dá)分析。3.逆境脅迫下,可溶性糖,如蔗糖、海藻糖和RFO等含量提高能夠保護(hù)植物免受脅迫的傷害。在他們的合成通路中,克隆了28個(gè)基因。分析了這些基因編碼的蛋白質(zhì)理化性質(zhì)、蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)發(fā)育等生物信息學(xué)特征�；虮磉_(dá)顯示,糖代謝的基因受低溫誘導(dǎo),特別是Cs INV5等能夠被顯著上調(diào)表達(dá)�？寺×瞬铇銫s INV5啟動(dòng)子區(qū)930 bp的序列,分析顯示其含有低溫等脅迫響應(yīng)的元件。4.糖的分配受糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的調(diào)控,從而影響植物對逆境的響應(yīng)。我們從茶樹中克隆了包括SUTs、ERD6-like、SWEETs、TMTs等7種不同類型的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因20個(gè)。生物信息學(xué)分析顯示,它們均含有糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白典型的跨膜螺旋結(jié)構(gòu)。冷馴化過程中,大部分轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因上調(diào)表達(dá),參與糖輸出的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)被抑制,它們可能調(diào)控了低溫馴化中糖的分配。5.己糖激酶(HXK)和蔗糖非發(fā)酵-1相關(guān)蛋白激酶1(Sn RK1)是植物糖信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的重要調(diào)控元件,我們在茶樹中分別克隆3個(gè)HXK基因(Cs HXK1-3)和3個(gè)Sn RK1基因(Cs Sn RK1.1-1.3),同時(shí)還分離了Cs Sn RK2.6和Cs Sn RK2.8兩個(gè)逆境脅迫響應(yīng)基因。在冷馴化過程中,Cs HXK3、Cs Sn RK1.2和Cs Sn RK2.8的表達(dá)顯著上調(diào),Cs HXK2、Cs Sn RK1.3和Cs Sn RK2.6的表達(dá)被抑制,而Cs HXK1和s Sn RK1.1的表達(dá)變化不顯著�？寺×薈s HXK3上游2 538 bp的啟動(dòng)子序列片段,分析顯示含多個(gè)低溫響應(yīng)元件以及多種逆境響應(yīng)相關(guān)的元件。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S571.1
【目錄】：

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3 陳林波;茶樹抗寒相關(guān)基因的克隆與表達(dá)特性分析[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

4 余海云;茶樹不同冠層葉片光合作用特性及其季節(jié)變化特性的研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2013年

5 何崚;茶樹β-1，3-葡聚糖酶基因的克隆及原核表達(dá)分析[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

6 張莉;茶樹種子低溫貯藏過程中熱激蛋白的差異表達(dá)與分析[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

7 劉靜;山東抗寒茶樹優(yōu)良品系的選擇[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年

8 高軒;茶樹β-1，3-葡聚糖酶基因在大腸桿菌中的表達(dá)與其抗真菌研究[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

9 駱洋;茶樹花青素還原酶基因的原核表達(dá)[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

10 程柳;茶樹的莖段快繁與組培苗內(nèi)含物變化的研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：茶樹糖類相關(guān)基因的挖掘及其在茶樹冷馴化中的表達(dá)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：173437