大白菜橙色葉球和擬南芥黃色幼葉突變體形成的分子機理
發(fā)布時間：2021-01-02 01:53
葉片不僅是植物重要的光合器官,而且是許多蔬菜的產(chǎn)品器官。植物黃色葉片突變體通常表現(xiàn)生長緩慢,但大白菜橙色葉球不僅生長正常、而且提高了大白菜品質,因此研究不同黃（橙）色葉片形成的分子機理及其效應具有重要的理論與實際意義。本研究分別以橙色葉球大白菜和擬南芥黃色幼葉突變體為試材,通過遺傳定位、圖位克隆等分離鑒定了大白菜橙色葉球和擬南芥黃色幼葉的關鍵基因,并對這兩個基因的序列結構、表達模式等進行了分析,通過擬南芥同源突變體的功能互補試驗驗證了其功能,且進一步研究了突變體對相關代謝途徑的影響,初步明確了大白菜橙色葉球和擬南芥黃色幼葉形成的分子機理,一方面豐富了植物類胡蘿卜素代謝調控理論、為橙色葉球大白菜遺傳改良提供理論依據(jù)和技術支撐;另一方面為深入研究核糖體蛋白基因PRPS5對植物生長發(fā)育的影響奠定了基礎。論文取得了如下主要結果:1.以橙色球葉突變體11S39-2為母本,白色葉球大白菜11J16為父本,構建一個含有1724單株的F2S4的遺傳分離群體,通過精細和圖位克隆發(fā)現(xiàn)BrCRTISO與橙色葉球性狀共分離。2.通過分段克隆及序列拼接的方法獲得了橙色葉球大白菜Brcrtiso基因全長。與普通白...
【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：131 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
一 文獻綜述
1.1 植物類胡蘿卜素積累調控機理研究進展
1.1.1 類胡蘿卜素生物合成途徑基因調控
1.1.2 光信號調控途徑
1.1.3 調節(jié)基因調控
1.1.4 表觀調節(jié)機制
1.1.5 類胡蘿卜素的降解和轉化
1.1.6 類胡蘿卜素積累的存儲途徑
1.2 類胡蘿卜素積累基因定位、克隆和功能分析相關技術研究進展
1.2.1 SSR和In Del標記
1.2.2 類胡蘿卜素組分及基因表達分析研究進展
1.2.3 類胡蘿卜素合成基因功能的研究方法
1.2.4 轉錄組分析技術
1.3 橙色葉球大白菜類胡蘿卜素積累的研究現(xiàn)狀
1.4 核糖體蛋白起源、分類和作用
1.4.1 核糖體蛋白的起源、分類和組分
1.4.2 核糖體蛋白突變體對器官發(fā)育的影響
1.4.3 質體核糖體突變對生長和發(fā)育的影響
1.4.4 核糖體蛋白在脅迫反應中的作用
1.5 核糖體蛋白調控植物發(fā)育機理研究進展
1.5.1 核糖體蛋白調節(jié)植物發(fā)育模型
1.5.2 核糖體蛋白的修飾
1.5.3 上游因子調控核糖體蛋白基因的表達
1.5.4 uORFs調節(jié)生長素相關核糖體蛋白的表達
1.5.5 核糖體蛋白突變影響核糖體的生物合成
1.6 本研究的目的和意義
二 材料與方法
2.1 材料
2.1.1 大白菜材料及作圖群體構建
2.1.2 擬南芥材料及作圖群體構建
2.2 方法
2.2.1 類胡蘿卜素的提取和分析
2.2.2 葉綠素提取及定量
2.2.3 分子標記開發(fā)
2.2.4 遺傳連鎖分析
2.2.5 候選基因的預測
2.2.6 候選基因正義表達載體的構建
2.2.7 候選基因啟動子GUS表達載體的構建
2.2.8 GFP表達載體的構建
2.2.9 擬南芥轉化
2.2.10 基因表達水平檢測
2.2.11 Western雜交
2.2.12 RNA-seq分析
2.2.13 Northern雜交
2.2.14 蛋白組學分析
三 結果與分析
3.1 橙色葉球大白菜類胡蘿卜素積累基因的圖位克隆和功能分析
3.1.1 橙色葉球大白菜表型觀察分析
3.1.2 橙色葉球的遺傳規(guī)律分析
3.1.3 橙色葉球基因的粗定位
3.1.4 橙色葉球基因的精細定位
3.1.5 橙色葉球候選基因的確定
3.1.6 橙色葉球大白菜類胡蘿卜素分析
3.1.7 BrCRITSO基因的克隆及序列分析
3.1.8 大白菜橙色葉球功能標記的開發(fā)
3.1.9 BrCRITSO的進化分析
3.1.10 類胡蘿卜素合成相關基因的表達分析
3.1.11 Brcrtiso基因功能分析
3.1.12 橙色葉球大白菜轉錄組水平差異分析
3.2 擬南芥質體核糖體蛋白基因PRPS5的克隆與功能分析
3.2.1 擬南芥黃葉突變體表型觀察分析
3.2.2 突變體中色素組分和含量分析
3.2.3 突變基因在發(fā)育中的作用分析
3.2.4 PRPS5基因克隆
3.2.5 表達水平分析
3.2.6 功能互補分析
3.2.7 PRPS5結構分析
3.2.8 PRPS5蛋白的亞細胞定位
3.2.9 葉綠體rRNA加工分析
3.2.10 光合作用相關基因的表達分析
3.2.11 葉綠體相關蛋白的表達分析
3.2.12 基于iTRAQ的比較蛋白組學分析
四 討論
4.1 圖位克隆基因需要注意的問題及一些新的認識
4.2 Brctiso中大的自然插入是導致橙色葉球的關鍵原因
4.3 BrCRITSO基因突變影響了一些特異的基因和進程
4.4 用于橙色葉球MAS的共顯性新標記的開發(fā)及應用
4.5 PRPS5在葉綠體 16SrRNA加工中起著重要的作用
4.6 prps5-1 中大量特異蛋白表達下調可能是導致突變表型的關鍵原因
4.7 PRPS5可能參與脅迫反應
五 結論與展望
5.1 結論
5.2 創(chuàng)新點
5.3 展望
參考文獻
附錄
縮略詞
致謝
作者簡介
【參考文獻】：
期刊論文
[1]大白菜橘紅心類胡蘿卜素組分及其基因分析[J]. 李佩榮,張淑江,章時蕃,李菲,張慧,劉新艷,武劍,王曉武,孫日飛. 園藝學報. 2014(03)
[2]橘紅心大白菜形態(tài)標記的遺傳及穩(wěn)定性研究[J]. 耿新翠,沈向群,侯華,洪雅婷,馬士芳. 中國蔬菜. 2012(06)
[3]大白菜的類胡蘿卜素種類鑒定[J]. 陳鵬飛,劉栓桃,張志剛,李巧云,趙智中,薛林寶. 中國農(nóng)學通報. 2011(19)
[4]大白菜球葉顏色育種研究進展[J]. 張立志,張魯剛. 中國瓜菜. 2011(02)
[5]Disruption of phytoene desaturase gene results in albino and dwarf phenotypes in Arabidopsis by impairing chlorophyll, carotenoid, and gibberellin biosynthesis[J]. Genji Qin1;Hongya Gu1,2;Ligeng Ma1,3;Yiben Peng1;Xing Wang Deng1,3;Zhangliang Chen1;Li-Jia Qu1,21 Peking-Yale Joint Center for Plant Molecular Genetics and Agrobiotechnology, National Laboratory for Protein Engineering and Plant Genetic Engineering, College of Life Sciences, Peking University, Beijing 100871, China2 The National Plant Gene Research Center (Beijing), Beijing 100101, China3 Department of Molecular, Cellular, and Developmental Biology, Yale University, New Haven Connecticut 62520-8104, USA. Cell Research. 2007(05)
[6]The Arabidopsis Spontaneous Cell Death1 gene, encoding a ζ-carotene desaturase essential for carotenoid biosynthesis, is involved in chloroplast development, photoprotection and retrograde signalling[J]. Haili Dong1,2;Yan Deng1,2;Jinye Mu1;Qingtao Lu3;Yiqin Wang1;Yunyuan Xu3;Chengcai Chu1;Kang Chong3;Congming Lu3;Jianru Zuo11 State Key Laboratory of Plant Genomics and National Plant Gene Research Center (Beijing), Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Beoing 100101, China2 Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China3 Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China. Cell Research. 2007(05)
[7]大白菜葉色相關性狀的QTL定位與分析[J]. 徐東輝,孫日飛,張延國,原玉香,康俊根,武劍,張慧,宋曉飛,李曉楠,宋一沫,王曉武. 園藝學報. 2007(01)
[8]與大白菜橘紅心基因緊密連鎖的SCAR標記[J]. 王國臣,張鳳蘭,余陽俊,張德雙,趙岫云. 園藝學報. 2007(01)
[9]SSRHunter,一個本地化的SSR位點搜索軟件的開發(fā)[J]. 李強,萬建民. 遺傳. 2005(05)
[10]與大白菜桔紅心基因連鎖的RAPD標記[J]. 劉秀村,張鳳蘭,張德雙,楊建平,王美,徐家炳. 華北農(nóng)學報. 2003(04)
博士論文
[1]大白菜桔紅心和黃心性狀的分子標記及基因定位[D]. 李躍飛.沈陽農(nóng)業(yè)大學 2011
碩士論文
[1]大白菜橘紅心基因or的定位與克隆[D]. 李佩榮.中國農(nóng)業(yè)科學院 2014
[2]橙色大白菜球葉中類胡蘿卜素積累機理及其合成途徑中相關酶基因的表達研究[D]. 張立志.西北農(nóng)林科技大學 2010
[3]橙色大白菜類胡蘿卜素和黃酮提取測定方法及其積累規(guī)律的研究[D]. 李娟.西北農(nóng)林科技大學 2007
[4]橘紅心白菜和普通大白菜類胡蘿卜素代謝途徑主要酶基因的表達分析[D]. 熊玉蘭.首都師范大學 2002
本文編號：2952416
【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：131 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
一 文獻綜述
1.1 植物類胡蘿卜素積累調控機理研究進展
1.1.1 類胡蘿卜素生物合成途徑基因調控
1.1.2 光信號調控途徑
1.1.3 調節(jié)基因調控
1.1.4 表觀調節(jié)機制
1.1.5 類胡蘿卜素的降解和轉化
1.1.6 類胡蘿卜素積累的存儲途徑
1.2 類胡蘿卜素積累基因定位、克隆和功能分析相關技術研究進展
1.2.1 SSR和In Del標記
1.2.2 類胡蘿卜素組分及基因表達分析研究進展
1.2.3 類胡蘿卜素合成基因功能的研究方法
1.2.4 轉錄組分析技術
1.3 橙色葉球大白菜類胡蘿卜素積累的研究現(xiàn)狀
1.4 核糖體蛋白起源、分類和作用
1.4.1 核糖體蛋白的起源、分類和組分
1.4.2 核糖體蛋白突變體對器官發(fā)育的影響
1.4.3 質體核糖體突變對生長和發(fā)育的影響
1.4.4 核糖體蛋白在脅迫反應中的作用
1.5 核糖體蛋白調控植物發(fā)育機理研究進展
1.5.1 核糖體蛋白調節(jié)植物發(fā)育模型
1.5.2 核糖體蛋白的修飾
1.5.3 上游因子調控核糖體蛋白基因的表達
1.5.4 uORFs調節(jié)生長素相關核糖體蛋白的表達
1.5.5 核糖體蛋白突變影響核糖體的生物合成
1.6 本研究的目的和意義
二 材料與方法
2.1 材料
2.1.1 大白菜材料及作圖群體構建
2.1.2 擬南芥材料及作圖群體構建
2.2 方法
2.2.1 類胡蘿卜素的提取和分析
2.2.2 葉綠素提取及定量
2.2.3 分子標記開發(fā)
2.2.4 遺傳連鎖分析
2.2.5 候選基因的預測
2.2.6 候選基因正義表達載體的構建
2.2.7 候選基因啟動子GUS表達載體的構建
2.2.8 GFP表達載體的構建
2.2.9 擬南芥轉化
2.2.10 基因表達水平檢測
2.2.11 Western雜交
2.2.12 RNA-seq分析
2.2.13 Northern雜交
2.2.14 蛋白組學分析
三 結果與分析
3.1 橙色葉球大白菜類胡蘿卜素積累基因的圖位克隆和功能分析
3.1.1 橙色葉球大白菜表型觀察分析
3.1.2 橙色葉球的遺傳規(guī)律分析
3.1.3 橙色葉球基因的粗定位
3.1.4 橙色葉球基因的精細定位
3.1.5 橙色葉球候選基因的確定
3.1.6 橙色葉球大白菜類胡蘿卜素分析
3.1.7 BrCRITSO基因的克隆及序列分析
3.1.8 大白菜橙色葉球功能標記的開發(fā)
3.1.9 BrCRITSO的進化分析
3.1.10 類胡蘿卜素合成相關基因的表達分析
3.1.11 Brcrtiso基因功能分析
3.1.12 橙色葉球大白菜轉錄組水平差異分析
3.2 擬南芥質體核糖體蛋白基因PRPS5的克隆與功能分析
3.2.1 擬南芥黃葉突變體表型觀察分析
3.2.2 突變體中色素組分和含量分析
3.2.3 突變基因在發(fā)育中的作用分析
3.2.4 PRPS5基因克隆
3.2.5 表達水平分析
3.2.6 功能互補分析
3.2.7 PRPS5結構分析
3.2.8 PRPS5蛋白的亞細胞定位
3.2.9 葉綠體rRNA加工分析
3.2.10 光合作用相關基因的表達分析
3.2.11 葉綠體相關蛋白的表達分析
3.2.12 基于iTRAQ的比較蛋白組學分析
四 討論
4.1 圖位克隆基因需要注意的問題及一些新的認識
4.2 Brctiso中大的自然插入是導致橙色葉球的關鍵原因
4.3 BrCRITSO基因突變影響了一些特異的基因和進程
4.4 用于橙色葉球MAS的共顯性新標記的開發(fā)及應用
4.5 PRPS5在葉綠體 16SrRNA加工中起著重要的作用
4.6 prps5-1 中大量特異蛋白表達下調可能是導致突變表型的關鍵原因
4.7 PRPS5可能參與脅迫反應
五 結論與展望
5.1 結論
5.2 創(chuàng)新點
5.3 展望
參考文獻
附錄
縮略詞
致謝
作者簡介
【參考文獻】：
期刊論文
[1]大白菜橘紅心類胡蘿卜素組分及其基因分析[J]. 李佩榮,張淑江,章時蕃,李菲,張慧,劉新艷,武劍,王曉武,孫日飛. 園藝學報. 2014(03)
[2]橘紅心大白菜形態(tài)標記的遺傳及穩(wěn)定性研究[J]. 耿新翠,沈向群,侯華,洪雅婷,馬士芳. 中國蔬菜. 2012(06)
[3]大白菜的類胡蘿卜素種類鑒定[J]. 陳鵬飛,劉栓桃,張志剛,李巧云,趙智中,薛林寶. 中國農(nóng)學通報. 2011(19)
[4]大白菜球葉顏色育種研究進展[J]. 張立志,張魯剛. 中國瓜菜. 2011(02)
[5]Disruption of phytoene desaturase gene results in albino and dwarf phenotypes in Arabidopsis by impairing chlorophyll, carotenoid, and gibberellin biosynthesis[J]. Genji Qin1;Hongya Gu1,2;Ligeng Ma1,3;Yiben Peng1;Xing Wang Deng1,3;Zhangliang Chen1;Li-Jia Qu1,21 Peking-Yale Joint Center for Plant Molecular Genetics and Agrobiotechnology, National Laboratory for Protein Engineering and Plant Genetic Engineering, College of Life Sciences, Peking University, Beijing 100871, China2 The National Plant Gene Research Center (Beijing), Beijing 100101, China3 Department of Molecular, Cellular, and Developmental Biology, Yale University, New Haven Connecticut 62520-8104, USA. Cell Research. 2007(05)
[6]The Arabidopsis Spontaneous Cell Death1 gene, encoding a ζ-carotene desaturase essential for carotenoid biosynthesis, is involved in chloroplast development, photoprotection and retrograde signalling[J]. Haili Dong1,2;Yan Deng1,2;Jinye Mu1;Qingtao Lu3;Yiqin Wang1;Yunyuan Xu3;Chengcai Chu1;Kang Chong3;Congming Lu3;Jianru Zuo11 State Key Laboratory of Plant Genomics and National Plant Gene Research Center (Beijing), Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Beoing 100101, China2 Graduate School, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China3 Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China. Cell Research. 2007(05)
[7]大白菜葉色相關性狀的QTL定位與分析[J]. 徐東輝,孫日飛,張延國,原玉香,康俊根,武劍,張慧,宋曉飛,李曉楠,宋一沫,王曉武. 園藝學報. 2007(01)
[8]與大白菜橘紅心基因緊密連鎖的SCAR標記[J]. 王國臣,張鳳蘭,余陽俊,張德雙,趙岫云. 園藝學報. 2007(01)
[9]SSRHunter,一個本地化的SSR位點搜索軟件的開發(fā)[J]. 李強,萬建民. 遺傳. 2005(05)
[10]與大白菜桔紅心基因連鎖的RAPD標記[J]. 劉秀村,張鳳蘭,張德雙,楊建平,王美,徐家炳. 華北農(nóng)學報. 2003(04)
博士論文
[1]大白菜桔紅心和黃心性狀的分子標記及基因定位[D]. 李躍飛.沈陽農(nóng)業(yè)大學 2011
碩士論文
[1]大白菜橘紅心基因or的定位與克隆[D]. 李佩榮.中國農(nóng)業(yè)科學院 2014
[2]橙色大白菜球葉中類胡蘿卜素積累機理及其合成途徑中相關酶基因的表達研究[D]. 張立志.西北農(nóng)林科技大學 2010
[3]橙色大白菜類胡蘿卜素和黃酮提取測定方法及其積累規(guī)律的研究[D]. 李娟.西北農(nóng)林科技大學 2007
[4]橘紅心白菜和普通大白菜類胡蘿卜素代謝途徑主要酶基因的表達分析[D]. 熊玉蘭.首都師范大學 2002
本文編號：2952416
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