学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

番茄材料PI114490黄色果肉形成的分子分析

作　者: 康保珊
导　师: 杨文才
学　校: 中国农业大学
专　业: 蔬菜学
关键词: 黄果番茄八氢番茄红素合成酶内含子SNP SSR 反式剪接
分类号: S641.2
类　型: 博士论文
年　份: 2014年
下　载: 2次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

类胡萝卜素是自然界分布最广的一类色素,它具有很强的抗氧化能力,是人类和动物不可或缺的营养物质。同时类胡萝卜素也是植物内源激素脱落酸(ABA)合成的前体,类胡萝卜素的代谢与植物的生长发育密切相关。明确类胡萝卜素的合成机制对于改善果实品质,理解植物生长发育调控机理具有重要意义。八氢番茄红素合成酶(PSY1)基因是类胡萝卜素合成途径的关键基因,它的表达水平直接决定果实类胡萝卜素的含量。番茄r突变体由于Psy1基因组中插入转座子导致转录异常无法积累类胡萝卜素而形成黄色果肉。PI114490是野生型黄果樱桃番茄,控制其黄果肉性状的基因与r基因等位,但已有研究表明PI114490的Psyl基因除内含子中的一个碱基发生改变外,其余序列全部正常。为明确其黄果形成分子机制,本研究开展了以下几方面的工作：(1)分析PI114490果实中的类胡萝卜素组成,验证其表型是否属于r突变：(2)分析PI114490中Psy1的mRNA序列及其表达模式,研究Psy1基因与黄果肉形成的关系；(3)利用PI114490和OH88119的F2代群体和不同的黄果番茄材料分析目前已经发现的突变位点(SNP)与黄果肉性状的连锁关系,同时对该位点进行功能验证；(4)分析PI114490中Psyl基因上下游序列的突变碱基及其与黄色果肉的连锁关系。研究结果显示：(1)番茄PI114490果实类胡萝卜素的组成模式与己知的r突变体一致,证明番茄PI114490也是Psy1位点发生突变；(2)番茄PI114490中Psy1基因存在两种转录本,一种是正常转录本Psy1,另一种是异常转录本Psy1/Unknown。Psy1/Unknown的mRNA序列在3末端发生突变,使Psy1/Unknown蛋白合成八氢番茄红素的活性下降。由于两个转录本在成熟过程中共用相同的前体mRNA, Psy1/Unknown的高水平表达抑制了Psy1的转录,在果实成熟后期,正常转录本无法产生足量的有活性的酶合成八氢番茄红素,因此果实表现黄色；(3)Psy1/Unknown是一个嵌合基因,连接的两个基因包含了Psyl基因的大部分序列和一个未知基因的部分序列,分别由两条互补的DNA链转录而来,推测Psy1/Unknown可能是反式剪接反应的产物；(4)在Psy1基因及其相邻的DNA序列中发现两个突变位点：SNP和下游的SSR序列,二者的突变与Psy1/Unknown的转录同步出现,推测这两个位点可能是造成PI114490中Psy1基因发生反式剪接产生两个转录本的原因；(5)Psy1基因内含子中的SNP,可以引发基因产生选择性剪接异构体。本研究的结果有助于揭示Psy1基因的转录调控机制,对于阐明番茄黄色果实形成的分子机制,完善类胡萝卜素合成理论具有重要的意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
缩略语  9-10
第一章引言  10-25
  1.1 番茄果实颜色的形成  10-11
  1.2 类胡萝卜素概况  11-14
    1.2.1 类胡萝卜素的生物学意义  11-12
    1.2.2 植物类胡萝卜素生物合成途径  12-14
  1.3 植物类胡萝卜素的合成调控  14-19
    1.3.1 转录水平的调控  14-15
    1.3.2 转录后水平调控  15-16
    1.3.3 其它方式的调控  16-17
    1.3.4 调节因子  17-19
  1.4 番茄类胡萝卜素突变体的基因定位  19-22
  1.5 类胡萝卜素合成基因在植物基因工程中的应用  22
  1.6 八氢番茄红素合成酶(PSY)基因的研究进展  22-23
  1.7 黄色番茄(yellow-flesh)的遗传学及分子生物学研究进展  23-24
  1.8 本研究的目的意义及工作内容  24-25
第二章材料与方法  25-39
  2.1 植物材料  25
  2.2 PI114490果实颜色表型验证  25-27
    2.2.1 实验材料  25
    2.2.2 类胡萝卜素的提取  25-27
    2.2.3 类胡萝卜素的HPLC分析  27
  2.3 PI114490中Psy1/Unknown基因全长的获得  27-31
    2.3.1 RNA的提取  27-28
    2.3.2 cDNA第一链的合成  28
    2.3.3 中间片段及两端序列的扩增  28-30
    2.3.4 PCR产物的克隆测序  30-31
  2.4 Psy1基因mRNA的表达分析  31
    2.4.1 荧光定量PCR  31
    2.4.2 RT-PCR检测  31
  2.5 Psy1基因下游GAP序列的获得及上下游突变序列分析  31-32
    2.5.1 DNA的提取  31-32
    2.5.2 GAP序列的获得及上下游突变序列分析  32
  2.6 SNP、SSR位点与黄果表型的连锁分析  32-33
    2.6.1 SNP位点检测  32-33
    2.6.2 SSR位点检测  33
  2.7 颜色互补试验  33-34
    2.7.1 表达载体构建  33-34
    2.7.2 IPTG诱导表达  34
  2.8 SNP位点与Psy1剪接体  34-37
    2.8.1 瞬时表达载体构建  34-35
    2.8.2 侵染液的预备  35
    2.8.3 农杆菌接种及检测  35-37
  2.9 Psy1/Unknown在番茄中的过量表达  37-39
第三章结果与分析  39-55
  3.1 PI114490果实类胡萝卜素组分及含量分析  39-41
  3.2 PI114490中Psy1基因mRNA序列的特征分析  41-44
  3.3 Psy1基因两个转录本的表达分析  44-45
  3.4 PSY1/Unknown蛋白在细菌中合成八氢番茄红素的功能验证  45-46
  3.5 PI11440中Psy1基因及其上下游DNA序列突变位点的鉴定  46-48
  3.6 两个突变位点SNP和SSR与黄果性状的连锁关系  48
  3.7 突变位点SNP对Psy1转录的影响  48-53
  3.8 Psy1/Unknown在番茄中的过表达  53-55
第四章讨论  55-59
  4.1 PSY1的结构与酶功能  55
  4.2 Psy1/Unknown的表达与PI114490黄果的形成  55-56
  4.3 Psy1/Unknown转录本的形成  56-57
  4.4 SNP与剪接体  57-59
第五章结论  59-60
参考文献  60-69
致谢  69-70
附录  70-74
个人简历  74

番茄材料PI114490黄色果肉形成的分子分析

内容摘要

全文目录

相似论文