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黃瓜低溫脅迫與恢復(fù)過程中水蘇糖合成酶與α-半乳糖苷酶在RFOs代謝中的作用

發(fā)布時間:2020-11-13 19:03
   黃瓜(Cucumis sativus L.)反季節(jié)栽培時經(jīng)常遭遇低溫脅迫,研究其低溫響應(yīng)機制將有助于創(chuàng)制黃瓜耐低溫栽培和育種的新方法。積累棉籽糖家族寡糖(RFOs)是植物抵御低溫脅迫的有效途徑之一,前期研究表明,黃瓜作為一種RFOs運輸型植物,低溫同樣會導(dǎo)致RFOs在葉片中積累,低溫解除后RFOs含量又逐步恢復(fù)至正常水平。但是,在低溫脅迫與解除過程中,RFOs合成與分解的生理過程并不清楚。水蘇糖合成酶(STS,EC.2.4.1.67)和α-半乳糖苷酶(EC 3.2.1.22)分別是催化水蘇糖合成與分解的關(guān)鍵酶。黃瓜葉片中存在3種不同的STS轉(zhuǎn)錄本和6種不同的α-半乳糖苷酶轉(zhuǎn)錄本,其中各STS轉(zhuǎn)錄本由同一基因編碼、通過選擇性剪切生成;而各α-半乳糖苷酶轉(zhuǎn)錄本則是由6個不同的基因所編碼。在低溫脅迫與解除過程中,這些轉(zhuǎn)錄本在RFOs合成與降解中的具體作用目前不清楚。為此,本試驗首先建立了特異鑒定3種STS轉(zhuǎn)錄本的方法,探明了這3種轉(zhuǎn)錄本的穩(wěn)定性及其受胞內(nèi)糖水平調(diào)節(jié)表達的特點,并在此基礎(chǔ)上研究了 STS與α-半乳糖苷酶各種轉(zhuǎn)錄本在黃瓜低溫脅迫與解除過程中的表達、酶活性及相關(guān)糖含量的變化。此外,前期研究表明黃瓜低溫脅迫后RFOs在液胞、細胞質(zhì)、葉綠體中均有積累,低溫解除后各亞細胞空間中的RFOs水平均逐步下降至正常水平。為探索各亞細胞空間中的RFOs分別由哪種α-半乳糖苷酶分解,本實驗還研究了各種α-半乳糖苷酶亞細胞定位。所得結(jié)果如下:1.本試驗建立的“3堿基錨定引物法”可特異鑒定3種STS轉(zhuǎn)錄本,保證在實時熒光RT—PCR反應(yīng)中特異地區(qū)分3種轉(zhuǎn)錄本,為后續(xù)研究提供了有效實驗手段。2.黃瓜愈傷組織STS的表達豐度顯著低于葉片。黃瓜愈傷組織轉(zhuǎn)至無糖MS培養(yǎng)基后,3種STS轉(zhuǎn)錄本的表達量上升;將愈傷組織從無糖培養(yǎng)基再轉(zhuǎn)入蔗糖、棉籽糖、水蘇糖、半乳糖為碳源的MS培養(yǎng)基中,3種STS轉(zhuǎn)錄本的表達量下降;表明STS各轉(zhuǎn)錄本的表達受細胞內(nèi)糖水平的調(diào)節(jié)。放線菌素D抑制實驗結(jié)果表明,STS Ⅱ轉(zhuǎn)錄本的穩(wěn)定性顯著低于其他2種轉(zhuǎn)錄本。3.黃瓜葉片中STSⅠ、STS Ⅱ的表達豐度顯著高于STS Ⅲ,在黃瓜低溫適應(yīng)過程中起主導(dǎo)作用。4℃低溫脅迫后,黃瓜葉片中各可溶性糖含量上升,3種STS轉(zhuǎn)錄本表達上調(diào),酶活性提高。結(jié)合愈傷組織的研究結(jié)果,表明該上調(diào)確為低溫所誘導(dǎo),而不是糖水平上升所導(dǎo)致�;謴�(fù)至常溫后,各可溶性糖含量下降,酸性α-半乳糖苷酶3基因(GAL3)、堿性α-半乳糖苷酶2和3基因(AGA2,AGA3 的表達上調(diào),GAL和AGA活性上升,表明這3個基因在溫度恢復(fù)后RFOs降解過程中起重要作用。4.亞細胞定位研究結(jié)果表明,GAL1與GAL2定位于細胞壁;GAL3主要分布于液胞;AGA1和AGA2主要分布于細胞質(zhì);AGA3則定位于葉綠體。結(jié)合前期研究結(jié)果,表明低溫解除后,GAL3、AGA2,AGA3分別在液胞、細胞質(zhì)和葉綠體中起降解RFOs的作用。
【學(xué)位單位】:揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位年份】:2018
【中圖分類】:S642.2
【部分圖文】:

電泳圖,水蘇糖,質(zhì)粒,合成酶


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電泳圖,質(zhì)粒,電泳圖,水蘇糖


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反轉(zhuǎn)錄,引物,特異性,模板


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本文編號:2882519

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