大白菜橙色葉球和擬南芥黃色幼葉突變體形成的分子機(jī)理
發(fā)布時(shí)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(zhǎng)緩慢,但大白菜橙色葉球不僅生長(zhǎng)正常、而且提高了大白菜品質(zhì),因此研究不同黃（橙）色葉片形成的分子機(jī)理及其效應(yīng)具有重要的理論與實(shí)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(guò)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(guān)鍵基因,并對(duì)這兩個(gè)基因的序列結(jié)構(gòu)、表達(dá)模式等進(jìn)行了分析,通過(guò)擬南芥同源突變體的功能互補(bǔ)試驗(yàn)驗(yàn)證了其功能,且進(jìn)一步研究了突變體對(duì)相關(guān)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(jī)理,一方面豐富了植物類(lèi)胡蘿卜素代謝調(diào)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(shù)支撐;另一方面為深入研究核糖體蛋白基因PRPS5對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響奠定了基礎(chǔ)。論文取得了如下主要結(jié)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(gòu)建一個(gè)含有1724單株的F2S4的遺傳分離群體,通過(guò)精細(xì)和圖位克隆發(fā)現(xiàn)BrCRTISO與橙色葉球性狀共分離。2.通過(guò)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(zhǎng)。與普通白...
【文章來(lái)源】：西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：131 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
一 文獻(xiàn)綜述
1.1 植物類(lèi)胡蘿卜素積累調(diào)控機(jī)理研究進(jìn)展
1.1.1 類(lèi)胡蘿卜素生物合成途徑基因調(diào)控
1.1.2 光信號(hào)調(diào)控途徑
1.1.3 調(diào)節(jié)基因調(diào)控
1.1.4 表觀調(diào)節(jié)機(jī)制
1.1.5 類(lèi)胡蘿卜素的降解和轉(zhuǎn)化
1.1.6 類(lèi)胡蘿卜素積累的存儲(chǔ)途徑
1.2 類(lèi)胡蘿卜素積累基因定位、克隆和功能分析相關(guān)技術(shù)研究進(jìn)展
1.2.1 SSR和In Del標(biāo)記
1.2.2 類(lèi)胡蘿卜素組分及基因表達(dá)分析研究進(jìn)展
1.2.3 類(lèi)胡蘿卜素合成基因功能的研究方法
1.2.4 轉(zhuǎn)錄組分析技術(shù)
1.3 橙色葉球大白菜類(lèi)胡蘿卜素積累的研究現(xiàn)狀
1.4 核糖體蛋白起源、分類(lèi)和作用
1.4.1 核糖體蛋白的起源、分類(lèi)和組分
1.4.2 核糖體蛋白突變體對(duì)器官發(fā)育的影響
1.4.3 質(zhì)體核糖體突變對(duì)生長(zhǎng)和發(fā)育的影響
1.4.4 核糖體蛋白在脅迫反應(yīng)中的作用
1.5 核糖體蛋白調(diào)控植物發(fā)育機(jī)理研究進(jìn)展
1.5.1 核糖體蛋白調(diào)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(diào)控核糖體蛋白基因的表達(dá)
1.5.4 uORFs調(diào)節(jié)生長(zhǎng)素相關(guān)核糖體蛋白的表達(dá)
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(gòu)建
2.1.2 擬南芥材料及作圖群體構(gòu)建
2.2 方法
2.2.1 類(lèi)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(biāo)記開(kāi)發(fā)
2.2.4 遺傳連鎖分析
2.2.5 候選基因的預(yù)測(cè)
2.2.6 候選基因正義表達(dá)載體的構(gòu)建
2.2.7 候選基因啟動(dòng)子GUS表達(dá)載體的構(gòu)建
2.2.8 GFP表達(dá)載體的構(gòu)建
2.2.9 擬南芥轉(zhuǎn)化
2.2.10 基因表達(dá)水平檢測(cè)
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(xué)分析
三 結(jié)果與分析
3.1 橙色葉球大白菜類(lèi)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(xì)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(lèi)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(biāo)記的開(kāi)發(fā)
3.1.9 BrCRITSO的進(jìn)化分析
3.1.10 類(lèi)胡蘿卜素合成相關(guān)基因的表達(dá)分析
3.1.11 Brcrtiso基因功能分析
3.1.12 橙色葉球大白菜轉(zhuǎn)錄組水平差異分析
3.2 擬南芥質(zhì)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(dá)水平分析
3.2.6 功能互補(bǔ)分析
3.2.7 PRPS5結(jié)構(gòu)分析
3.2.8 PRPS5蛋白的亞細(xì)胞定位
3.2.9 葉綠體rRNA加工分析
3.2.10 光合作用相關(guān)基因的表達(dá)分析
3.2.11 葉綠體相關(guān)蛋白的表達(dá)分析
3.2.12 基于iTRAQ的比較蛋白組學(xué)分析
四 討論
4.1 圖位克隆基因需要注意的問(wèn)題及一些新的認(rèn)識(shí)
4.2 Brctiso中大的自然插入是導(dǎo)致橙色葉球的關(guān)鍵原因
4.3 BrCRITSO基因突變影響了一些特異的基因和進(jìn)程
4.4 用于橙色葉球MAS的共顯性新標(biāo)記的開(kāi)發(fā)及應(yīng)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(dá)下調(diào)可能是導(dǎo)致突變表型的關(guān)鍵原因
4.7 PRPS5可能參與脅迫反應(yīng)
五 結(jié)論與展望
5.1 結(jié)論
5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
5.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
縮略詞
致謝
作者簡(jiǎn)介
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大白菜橘紅心類(lèi)胡蘿卜素組分及其基因分析[J]. 李佩榮,張淑江,章時(shí)蕃,李菲,張慧,劉新艷,武劍,王曉武,孫日飛. 園藝學(xué)報(bào). 2014(03)
[2]橘紅心大白菜形態(tài)標(biāo)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(guó)蔬菜. 2012(06)
[3]大白菜的類(lèi)胡蘿卜素種類(lèi)鑒定[J]. 陳鵬飛,劉栓桃,張志剛,李巧云,趙智中,薛林寶. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào). 2011(19)
[4]大白菜球葉顏色育種研究進(jìn)展[J]. 張立志,張魯剛. 中國(guó)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(guān)性狀的QTL定位與分析[J]. 徐東輝,孫日飛,張延國(guó),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(xué)報(bào). 2007(01)
[8]與大白菜橘紅心基因緊密連鎖的SCAR標(biāo)記[J]. 王國(guó)臣,張鳳蘭,余陽(yáng)俊,張德雙,趙岫云. 園藝學(xué)報(bào). 2007(01)
[9]SSRHunter,一個(gè)本地化的SSR位點(diǎn)搜索軟件的開(kāi)發(fā)[J]. 李強(qiáng),萬(wàn)建民. 遺傳. 2005(05)
[10]與大白菜桔紅心基因連鎖的RAPD標(biāo)記[J]. 劉秀村,張鳳蘭,張德雙,楊建平,王美,徐家炳. 華北農(nóng)學(xué)報(bào). 2003(04)
博士論文
[1]大白菜桔紅心和黃心性狀的分子標(biāo)記及基因定位[D]. 李躍飛.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) 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(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2014
[2]橙色大白菜球葉中類(lèi)胡蘿卜素積累機(jī)理及其合成途徑中相關(guān)酶基因的表達(dá)研究[D]. 張立志.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2010
[3]橙色大白菜類(lèi)胡蘿卜素和黃酮提取測(cè)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(xué) 2007
[4]橘紅心白菜和普通大白菜類(lèi)胡蘿卜素代謝途徑主要酶基因的表達(dá)分析[D]. 熊玉蘭.首都師范大學(xué) 2002
本文編號(hào)：2952416
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【文章頁(yè)數(shù)】：131 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
一 文獻(xiàn)綜述
1.1 植物類(lèi)胡蘿卜素積累調(diào)控機(jī)理研究進(jìn)展
1.1.1 類(lèi)胡蘿卜素生物合成途徑基因調(diào)控
1.1.2 光信號(hào)調(diào)控途徑
1.1.3 調(diào)節(jié)基因調(diào)控
1.1.4 表觀調(diào)節(jié)機(jī)制
1.1.5 類(lèi)胡蘿卜素的降解和轉(zhuǎn)化
1.1.6 類(lèi)胡蘿卜素積累的存儲(chǔ)途徑
1.2 類(lèi)胡蘿卜素積累基因定位、克隆和功能分析相關(guān)技術(shù)研究進(jìn)展
1.2.1 SSR和In Del標(biāo)記
1.2.2 類(lèi)胡蘿卜素組分及基因表達(dá)分析研究進(jìn)展
1.2.3 類(lèi)胡蘿卜素合成基因功能的研究方法
1.2.4 轉(zhuǎn)錄組分析技術(shù)
1.3 橙色葉球大白菜類(lèi)胡蘿卜素積累的研究現(xiàn)狀
1.4 核糖體蛋白起源、分類(lèi)和作用
1.4.1 核糖體蛋白的起源、分類(lèi)和組分
1.4.2 核糖體蛋白突變體對(duì)器官發(fā)育的影響
1.4.3 質(zhì)體核糖體突變對(duì)生長(zhǎng)和發(fā)育的影響
1.4.4 核糖體蛋白在脅迫反應(yīng)中的作用
1.5 核糖體蛋白調(diào)控植物發(fā)育機(jī)理研究進(jìn)展
1.5.1 核糖體蛋白調(diào)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(diào)控核糖體蛋白基因的表達(dá)
1.5.4 uORFs調(diào)節(jié)生長(zhǎng)素相關(guān)核糖體蛋白的表達(dá)
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(gòu)建
2.1.2 擬南芥材料及作圖群體構(gòu)建
2.2 方法
2.2.1 類(lèi)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(biāo)記開(kāi)發(fā)
2.2.4 遺傳連鎖分析
2.2.5 候選基因的預(yù)測(cè)
2.2.6 候選基因正義表達(dá)載體的構(gòu)建
2.2.7 候選基因啟動(dòng)子GUS表達(dá)載體的構(gòu)建
2.2.8 GFP表達(dá)載體的構(gòu)建
2.2.9 擬南芥轉(zhuǎn)化
2.2.10 基因表達(dá)水平檢測(cè)
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(xué)分析
三 結(jié)果與分析
3.1 橙色葉球大白菜類(lèi)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(xì)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(lèi)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(biāo)記的開(kāi)發(fā)
3.1.9 BrCRITSO的進(jìn)化分析
3.1.10 類(lèi)胡蘿卜素合成相關(guān)基因的表達(dá)分析
3.1.11 Brcrtiso基因功能分析
3.1.12 橙色葉球大白菜轉(zhuǎn)錄組水平差異分析
3.2 擬南芥質(zhì)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(dá)水平分析
3.2.6 功能互補(bǔ)分析
3.2.7 PRPS5結(jié)構(gòu)分析
3.2.8 PRPS5蛋白的亞細(xì)胞定位
3.2.9 葉綠體rRNA加工分析
3.2.10 光合作用相關(guān)基因的表達(dá)分析
3.2.11 葉綠體相關(guān)蛋白的表達(dá)分析
3.2.12 基于iTRAQ的比較蛋白組學(xué)分析
四 討論
4.1 圖位克隆基因需要注意的問(wèn)題及一些新的認(rèn)識(shí)
4.2 Brctiso中大的自然插入是導(dǎo)致橙色葉球的關(guān)鍵原因
4.3 BrCRITSO基因突變影響了一些特異的基因和進(jìn)程
4.4 用于橙色葉球MAS的共顯性新標(biāo)記的開(kāi)發(fā)及應(yīng)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(dá)下調(diào)可能是導(dǎo)致突變表型的關(guān)鍵原因
4.7 PRPS5可能參與脅迫反應(yīng)
五 結(jié)論與展望
5.1 結(jié)論
5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
5.3 展望
參考文獻(xiàn)
附錄
縮略詞
致謝
作者簡(jiǎn)介
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大白菜橘紅心類(lèi)胡蘿卜素組分及其基因分析[J]. 李佩榮,張淑江,章時(shí)蕃,李菲,張慧,劉新艷,武劍,王曉武,孫日飛. 園藝學(xué)報(bào). 2014(03)
[2]橘紅心大白菜形態(tài)標(biāo)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(guó)蔬菜. 2012(06)
[3]大白菜的類(lèi)胡蘿卜素種類(lèi)鑒定[J]. 陳鵬飛,劉栓桃,張志剛,李巧云,趙智中,薛林寶. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào). 2011(19)
[4]大白菜球葉顏色育種研究進(jìn)展[J]. 張立志,張魯剛. 中國(guó)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(guān)性狀的QTL定位與分析[J]. 徐東輝,孫日飛,張延國(guó),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(xué)報(bào). 2007(01)
[8]與大白菜橘紅心基因緊密連鎖的SCAR標(biāo)記[J]. 王國(guó)臣,張鳳蘭,余陽(yáng)俊,張德雙,趙岫云. 園藝學(xué)報(bào). 2007(01)
[9]SSRHunter,一個(gè)本地化的SSR位點(diǎn)搜索軟件的開(kāi)發(fā)[J]. 李強(qiáng),萬(wàn)建民. 遺傳. 2005(05)
[10]與大白菜桔紅心基因連鎖的RAPD標(biāo)記[J]. 劉秀村,張鳳蘭,張德雙,楊建平,王美,徐家炳. 華北農(nóng)學(xué)報(bào). 2003(04)
博士論文
[1]大白菜桔紅心和黃心性狀的分子標(biāo)記及基因定位[D]. 李躍飛.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué) 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(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2014
[2]橙色大白菜球葉中類(lèi)胡蘿卜素積累機(jī)理及其合成途徑中相關(guān)酶基因的表達(dá)研究[D]. 張立志.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2010
[3]橙色大白菜類(lèi)胡蘿卜素和黃酮提取測(cè)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(xué) 2007
[4]橘紅心白菜和普通大白菜類(lèi)胡蘿卜素代謝途徑主要酶基因的表達(dá)分析[D]. 熊玉蘭.首都師范大學(xué) 2002
本文編號(hào)：2952416
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