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甘蓝硫代葡萄糖苷含量与其相关合成和调节基因表达关系的研究

作　者: 程坤
导　师: 杨丽梅
学　校: 中国农业科学院
专　业: 蔬菜学
关键词: 甘蓝硫代葡萄糖苷生物合成调控基因小菜蛾
分类号: S635
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

甘蓝(Brassica oleracea L. var. capitata L.)原产于地中海沿岸,属于十字花科芸薹属。甘蓝是世界上许多国家的重要蔬菜,也是我国蔬菜周年供应以及农产品对外出口创汇方面的重要蔬菜之一。硫代葡萄糖苷(简称硫苷)是十字花科植物中的一类重要次生代谢产物,硫苷及其降解产物具有重要的生物活性。近年来随着对模式植物拟南芥基因组的序列测定和功能解析,人们对硫苷的生物代谢途径有了较为深入的了解,有关硫苷合成过程中的相关基因也有研究,但是目前在十字花科作物中有关硫苷含量与其多个调控基因表达量的关系、生物胁迫(饲虫处理)对其相关调控基因表达的影响等方面均未见报道。本论文中首次将硫苷中主要组分脂肪族硫苷的5个调控基因一起进行研究,并通过对不同甘蓝品系硫苷含量的测定以及植株的抗虫性鉴定,为进一步明确硫苷的含量及其组成成分、硫苷与其调控基因的关系、硫苷含量对虫害的影响等方面提供一定的研究基础和理论依据。本研究的主要结果如下:1.对14份甘蓝品系进行苗期和成熟期的硫苷含量测定,利用HPLC技术,共测定出10种不同的硫苷,其中脂肪族有5种,吲哚族有4种,芳香族有1种。研究表明,不同品系甘蓝之间的总硫苷含量和各组分含量有明显的差异。甘蓝苗期叶片中,含量最高与最低的品系硫苷含量相差达4倍。甘蓝成熟期球叶的硫苷平均含量与外叶相比,二者相差2.6倍,但不同基因型的甘蓝苗期叶片、成熟期球叶、外叶三者的硫苷含量变化是基本一致的。在甘蓝苗期叶片、成熟期球叶以及外叶的含量中,均是脂肪族硫苷的含量最高,并且与总硫苷的含量比例是相对一致的,说明脂肪族硫苷是总硫苷的主要组分。2.通过对4份甘蓝品系(两份高硫苷、两份低硫苷)进行饲虫处理,研究硫苷与其调控基因之间的关系。结果表明,接虫后24h、48h、72h相对于昆虫取食前,四个甘蓝品种的总硫苷含量均被诱导升高,其中,脂肪族与芳香族硫苷受昆虫取食影响最为明显,其含量变化与总硫苷基本一致,可见这两类硫苷的含量变化与小菜蛾取食有一定的相关性,说明硫苷参与植物的防卫反应并起重要作用。所有的基因在昆虫取食诱导后也都出现表达上调,并且硫苷的含量与其调控基因的表达量是基本一致的。这证明了MYB28, MAM1, CYP79F1, CYP83A1和AOP2这5个基因与硫苷的合成密切相关。3.以14份甘蓝品系为材料,通过对其叶片进行寡食性昆虫-小菜蛾幼虫的生物测定,来研究高硫苷材料和低硫苷材料对其的影响。结果表明,低硫苷材料的感虫指数低于高硫苷材料,而低硫苷材料饲喂的小菜蛾平均死亡率、化蛹历期则要高于高硫苷品种,说明本实验中,在甘蓝一定的硫苷含量范围内(253.31~1009.13μmol/100g DW),低硫苷材料对小菜蛾的生长发育产生了一定的抑制作用。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-19
  1.1 十字花科植物中硫代葡萄糖苷的相关研究  11-17
    1.1.1 硫代葡萄糖苷的分类  11
    1.1.2 硫代葡萄糖苷的含量  11-12
    1.1.3 硫代葡萄糖苷的相关合成及调节基因  12-15
    1.1.4 硫代葡萄糖苷的降解代谢  15-16
    1.1.5 硫代葡萄糖苷的生物学功能  16-17
  1.2 硫代葡萄糖苷在十字花科植物上的应用前景  17-18
  1.3 本项研究目的意义和内容  18-19
    1.3.1 研究目的意义  18
    1.3.2 研究内容  18-19
第二章甘蓝几个品系的硫代葡萄糖苷含量测定与分析  19-35
  2.1 材料与方法  19-21
    2.1.1 试验材料  19
    2.1.2 仪器与试剂  19-20
    2.1.3 试验方法  20-21
  2.2 结果与分析  21-33
    2.2.1 不同甘蓝品系的硫代葡萄糖苷HPLC 色谱图  21-23
    2.2.2 不同甘蓝品系总硫代葡萄糖苷含量的比较  23-28
    2.2.3 不同甘蓝品种苗期叶片与成熟期球叶、外叶的总硫苷含量的比较  28-29
    2.2.4 不同甘蓝品种苗期叶片中各种硫苷的组成与含量  29-32
    2.2.5 甘蓝苗期叶片中脂肪族、吲哚族、芳香族硫苷与总硫苷的相对含量比较  32
    2.2.6 甘蓝成熟期球叶、外叶中脂肪族、吲哚族、芳香族硫苷与总硫苷的相对含量比较  32-33
  2.3 讨论  33-35
第三章甘蓝硫苷的水平与其合成和调节基因表达的关系  35-46
  3.1 材料与方法  35-38
    3.1.1 试验材料  35
    3.1.2 仪器与试剂  35-36
    3.1.3 试验方法  36-38
  3.2 结果与分析  38-44
    3.2.1 昆虫取食对不同品系甘蓝中硫苷含量和组分的影响  38-41
    3.2.2 昆虫取食对不同品系甘蓝中硫苷合成与调节基因表达的影响  41-43
    3.2.3 昆虫取食对甘蓝中硫苷含量及其合成与调节基因表达的影响  43-44
  3.3 讨论  44-46
第四章甘蓝中硫苷含量对小菜蛾抗虫性的影响  46-52
  4.1 材料与方法  46-48
    4.1.1 试验材料  46
    4.1.2 仪器与试剂  46
    4.1.3 试验方法  46-48
  4.2 结果与分析  48-50
    4.2.1 硫苷含量与甘蓝平均感虫指数的关系  48-49
    4.2.2 硫苷含量与小菜蛾平均死亡率的关系  49-50
    4.2.3 硫苷含量与小菜蛾平均化蛹历期的关系  50
  4.3 讨论  50-52
第五章全文结论  52-53
参考文献  53-58
致谢  58-59
作者简历  59

甘蓝硫代葡萄糖苷含量与其相关合成和调节基因表达关系的研究

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