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脂肪族芥子油苷MYB转录因子的独立功能解析

作　者: 李一蒙
导　师: 阎秀峰
学　校: 东北林业大学
专　业: 细胞生物学
关键词: 拟南芥 脂肪族芥子油苷 MYB转录因子 独立功能 启动子 缺硫胁迫
分类号: Q946
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


脂肪族芥子油苷是一类含氮和硫的植物次生代谢产物,其侧链来源于甲硫氨酸。在拟南芥中存在三种正向调控脂肪族芥子油苷生物合成的R2R3-MYB家族转录因子,分别是MYB28、MYB29和MYB76、由于这三个转录因子之间存在很强的相互作用,因此其独立的功能尚未被完全解析。在MYB28和MYB29基因的双敲除突变体myb28myb29中,三个转录因子的基因表达水平均急剧下降,脂肪族芥子油苷的含量也接近于零,这为解析三个转录因子的独立功能提供了绝佳的突变背景。在以往芥子油苷基因功能解析的研究中,过表达和恢复表达的转基因工作多采用组成型的强启动子。然而基因自身的启动子是其转录调控的一部分,在转录因子的研究中采用自身的启动子来控制MYB的转基因表达更能反映真实的调控状态。我们以野生型拟南芥DNA为模板,分别克隆了包含自身启动子的MYB28、MYB29和MYB76基因片段并将其转导至myb28myb29突变体中,建立了三个基因的自启动子转基因植株ProMYB28:MYB28、ProMYB29:MYB29和ProMYB76:MYB76。通过检测ProMYB:MYB转基因植株中脂肪族芥子油苷的含量及其合成基因的表达水平并与野生型和双突变体进行比较,判断脂肪族芥子油苷合成能力的恢复水平,从而解析独立的MYB转录因子的功能。结果显示,在ProMYB2B:MYB28转基因植株中,MYB28能够激活脂肪族芥子油苷合成途径的大部分基因并恢复短链脂肪族芥子油苷的合成。MYB29出能够激活相同的途径,但是对位于上游的侧链延长循环反应相关基因的诱导能力弱于MYB28,因此ProMYB29:MYB29转基因植株中脂肪族芥子油苷含量的恢复水平较低。由于MYB28和MYB29都不能激活MAM3基因的表达,ProMYB28:MYB28和ProMYB29:MYB29植株均无法合成长链脂肪族芥子油苷,表明独立的MYB因子缺乏对长链脂肪族芥子油苷的诱导能力。MYB76不能单独激活任何脂肪族芥子油苷的合成,并且MYB76的基因表达不能被自身所激活,而需要由MYB28或MYB29来诱导其表达。缺硫胁迫实验表明,MYB28基因的表达受到硫缺乏的诱导,MYB29和MYB76比MYB28对环境变化更加敏感,MYB28的表达受到MYB29和/或MYB76的抑制。综上,本实验解析了独立的MYB转录因子在自启动子的调控下如何调控脂肪族芥子油苷的生物合成。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-21
  1.1 芥子油苷简介  12-18
    1.1.1 芥子油苷的生物合成  13-17
    1.1.2 芥子油苷的降解  17-18
  1.2 脂肪族芥子油苷转录因子  18-19
  1.3 本研究的目的和意义  19-21
2 实验材料与方法  21-30
  2.1 实验材料  21-22
  2.2 实验试剂  22
  2.3 拟南芥的培养  22-23
  2.4 拟南芥叶片样本采样  23
  2.5 植物总RNA的提取  23-24
  2.6 RNA样品中DNA的消化  24
  2.7 反转录  24-25
  2.8 实时定量PCR  25-28
  2.9 代谢物的提取  28-29
  2.10 代谢物含量测定  29
  2.11 统计分析方法  29-30
3 Pro_(MYB)：MYB转基因植株中MYB基因的表达  30-36
  3.1 Pro_(MYB)：MYB转基因植株中MYB28基因的表达  30-31
  3.2 Pro_(MYB)：MYB转基因植株中MYB29基因的表达  31-33
  3.3 Pro_(MYB)：MYB转基因植株中MYB76基因的表达  33-34
  3.4 本章小结  34-36
4 Pro_(MYB)：MYB转基因植株中脂肪族芥子油苷的含量  36-44
  4.1 Pro_(MYB)：MYB转基因植株中总脂肪族芥子油苷的含量  36-39
  4.2 Pro_(MYB)：MYB转基因植株中短链脂肪族芥子油苷的含量  39-41
  4.3 Pro_(MYB)：MYB转基因植株中长链脂肪族芥子油苷的含量  41-42
  4.4 本章小结  42-44
5 Pro_(MYB)：MYB转基因植株中脂肪族芥子油苷生物合成基因的表达  44-51
  5.1 脂肪族芥子油苷生物合成途径中的关键基因  44-45
  5.2 Pro_(MYB)：MYB转基因植株中脂肪族芥子油苷生物合成基因的表达  45-49
  5.3 本章小结  49-51
6 MYB基因在缺硫胁迫条件下的表现  51-58
  6.1 O-acetyl-L-serine的含量和Sultr1；1基因的表达量  51-52
  6.2 缺硫胁迫下总脂肪族芥子油苷的含量  52-54
  6.3 缺硫胁迫下MYB基因的相对表达量  54-56
  6.4 本章小结  56-58
结论  58-60
参考文献  60-64
攻读学位期间发表的学术论文  64-65
致谢  65-66

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物生物化学
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