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【6h】

赤霉素调控苹果节间伸长的生理及分子生物学机制研究

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目录

声明

摘要

前言

1 赤霉素的发现及研究现状

1.1 赤霉素的发现及分类

1.2 赤霉素的生物合成部位

2 赤霉素的生理作用

3 赤霉素促进植物伸长的作用机理

3.1 赤霉素促进细胞分裂

3.2 赤霉素促进细胞伸长

4 赤霉素与其他激素间的相互作用

5 赤霉素的生物合成途径和关键酶类

5.1 古巴焦磷酸合酶

5.2 内根-贝壳杉烯合成酶

5.3 GA-20氧化酶

5.4 GA-3β羟化酶

6 赤霉素合成、传导途径突变导致的矮化研究

7 果树赤霉素合成相关基因的研究现状

第一章 外源GA3处理对苹果组培苗的生理影响

1 试验材料

2 试验方法

2.1 酶活性的测定

2.2 内源激素含量的测定

3 结果与分析

3.1 不同浓度GA3处理对柱型和普通型苹果组培苗的影响

3.2 外源GA3处理对柱型和普通型苹果组培苗三种酶活性的影响

3.3 外源GA3处理对柱型和普通型苹果组培苗内源激素含量的影响

4 讨论

第二章 苹果内根-贝壳杉烯氧化酶基因(MdKS)的克隆及序列分析

1 试验材料

1.1 试验植物

1.2 质粒和菌株

1.3 主要工具酶及试剂

1.4 试验仪器

1.5 所用溶液及其配制

1.6 生物信息学分析试验序列

2 试验方法

2.1 苹果组织总RNA的提取

2.2 总RNA中DNA的消化

2.3 cDNA第一链的合成

2.4 基因ORF区的扩增

2.5 扩增产物的回收、克隆与测序

2.6 苹果MdKS基因的生物信息学分析

3 果与分析

3.1 苹果各组织总RNA提取纯度检测

3.2 苹果MdKS基因全长cDNA序列的扩增

3.3 柱型苹果MdKS的cDNA序列及推导的氨基酸序列

3.4 柱型和普通型苹果MdKS基因及其蛋白序列分析

3.5 MdKS推导的氨基酸序列的同源性及系统进化分析

3.6 MdKS的功能位点及与底物结合位点分析

3.7 MdKS蛋白的亚细胞定位预测、跨膜预测及信号肽预测

4 讨论

第三章 苹果古巴焦磷酸合酶基因(MdCPS)片段的克隆及序列分析

1 试验材料

1.1 试验植物

1.2 质粒和菌株

1.3 主要工具酶及试剂

1.4 试验仪器

1.5 所用溶液及其配制

2 试验方法

2.1 苹果古巴焦磷酸合酶(CPS)基因片段的克隆

2.2 苹果古巴焦磷酸合酶(CPS)基因的序列分析

3 结果与分析

3.1 柱型苹果CPS基因cDNA片段的获得

3.2 柱型苹果MdCPS的cDNA序列及推导的氨基酸序列

3.3 MdCPS推导的氨基酸序列的同源性及系统进化分析

3.4 MdCPS的功能位点及与底物结合位点分析

3.5 MdCPS蛋白的亚细胞定位预测、跨膜预测及信号肽预测

4 讨论

第四章 利用Real-time PCR进行表达分析

1 试验材料

1.1 试验植物

1.2 主要工具酶及试剂

1.3 试验仪器

2 试验方法

2.1 总RNA的提取,总RNA中DNA的消化,cDNA第一链的合成

2.2 实时Realtime-PCR对不同组织的表达分析

2.3 Real-time PCR的反应体系

2.4 Real-time PCR的反应程序

3 结果与分析

3.1 样品RNA的提取

3.2 目的基因的扩增曲线、溶解曲线

3.3 MdKS基因的RT-PCR结果

3.4 MdCPS基因的RT-PCR结果

4 讨论

参考文献

英文缩略词

导师组意见

致谢

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摘要

以国光×特拉蒙杂交后代柱型和普通型苹果(MalusdomesticaBorkh)组培苗为试材,分别进行不同浓度和不同天数的外源GA3处理,测定不同浓度GA3处理后组培苗的酶活性、内源激素含量的动态变化。以柱型和普通型苹果茎尖为试材,克隆得到苹果的内根-贝壳杉烯合成酶(Ent-kaurenesynthase,KS)基因和古巴焦磷酸合酶(Copalylpyrophosphatesynthase,CPS)基因,并对这两个基因进行组织表达和生物信息学分析,以期探讨苹果赤霉素合成途径上游的调控机制。获得的研究结果如下:
   1.外施GA3明显促进苹果组培苗新梢的生长,柱型苹果对GA3的反应较普通型苹果不敏感。外施GA3能明显提高柱型苹果α-淀粉酶活性,普通型苹果反应相对不明显;高浓度的GA3对SOD酶活性有抑制作用,随处理天数先抑制后促进,不同的是,与对照组相比,GA3处理抑制柱型苹果SOD酶活性促进普通型苹果SOD酶活性;外施GA3后柱型苹果的POD酶活性高于普通型苹果,随处理天数大致表现上升趋势。
   2.内源激素的测定结果表明,柱型苹果组培苗IAA含量低于普通型植株,外施低浓度GA3显著提高了柱型苹果IAA含量,高浓度则抑制;而外施GA3降低了普通型苹果IAA含量,随处理天数大致呈上升趋势;柱型苹果组培苗ZR含量高于普通型植株;外施GA3略微降低了柱型苹果ZR的含量,高浓度的GA3抑制作用更为显著,普通型苹果ZR含量前16d变化不明显;柱型苹果ABA含量高于普通型,外施GA3前8d柱型和普通型苹果ABA含量均显著降低,之后上升;柱型苹果GA3含量略低于普通型植株,外施GA3提高了两种株型的内源GA3含量,且随处理天数大致呈上升趋势;柱型和普通型苹果GA4含量差别不明显,外施GA3后两种株型GA4含量均显著上升,且上升程度均大致与外施GA3的浓度呈正相关。
   3.以苹果茎尖为试材,同源克隆得到KS的cDNA全长序列,命名为MdKS,开放阅读框(ORF)全长2214bp,编码737个氨基酸,推断相对分子量为83.7244kDa,等电点为5.47;氨基酸同源性及聚类分析表明,MdKS与已报道的其它11种植物的KS氨基酸序列具有52%-98%的相似性,该基因最先和梨聚类,其次是板栗;MdKS属于萜类合成酶亚家族,具有DDXXD结构域。
   4.从柱型苹果中克隆得到CPS基因2187bp的cDNA片段,氨基酸序列同源性及聚类分析表明,MdCPS与板栗属于同一进化支,同源性达69%,与毛果杨属于同一分支,同源性为68%;MdCPS也属于植物萜类合成酶家族,与MdKS具有相同的保守结构域YDTAWVAMVP,MdCPS可能定位于细胞质。
   5.Real-timePCR分析表明,在苹果的生长季节,MdK和MdCPS基因在柱型和普通型苹果中均能表达。在苹果的生长初期,普通型苹果MdKS和MdCPS基因的表达量均明显高于柱型苹果,而在6月初,其表达量却略低于柱型苹果。

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