苦荞盐胁迫相关MYB家族转录因子的筛选及功能分析

论文摘要

苦荞（Fagopyrum tataricum（L.）Gaertn）是一种富含黄酮类化合物的药食同源小杂粮作物,具有防治心脑血管疾病,以及调节血糖、血脂、血压的药理作用。MYBs作为一大类转录因子家族之一,主要参与调控植物生长发育及形态建成,响应逆境胁迫和代谢调控等。目前关于荞麦转录因子对荞麦类黄酮合成代谢调控机制以及抗逆胁迫的功能研究并不充分。本研究以荞麦为研究材料,以期筛选抗逆相关MYB转录因子并阐明其在荞麦抗逆胁迫的中功能作用和调控机制,为荞麦的分子育种工作提供一定的理论依据。主要研究结果如下:1.本课题对荞麦盐胁迫转录组数据进行分析,获得5350条基因显著上调,4207条基因显著下调。通过KEGG通路富集分析表明,其差异基因主要富集在苯丙烷代谢通路、类黄酮生物合成通路等。从苦荞转录组数据中筛选得到35个MYB基因存在着显著差异,其中19个显著上调,16个显著下调。结合差异表达基因筛选和qRT-PCR检测,结果表明这些MYB转录因子显示出对脱落酸、茉莉酸甲酯、氯化钠和水杨酸处理不同转录水平的响应。2.本研究对荞麦盐胁迫后的代谢轮廓进行了分析,其中包括初级代谢和次级代谢产物在内的67个化合物。荞麦中氨基酸类化合物和有机酸类化合物的含量多数呈现上升趋势;同时,其主要次级代谢物芦丁和槲皮素的合成呈显著上调。经过相关性系数分析,发现包括FtMYB2在内的MYBs基因表达水平与芦丁等多个代谢物含量变化呈正相关,可能参与荞麦逆境响应的代谢合成调控。3.本研究对荞麦胁迫中显著响应并呈现正响应调控的FtMYB2进行了基因克隆和功能分析。通过烟草亚细胞定位与qRT-PCR分析表明,FtMYB2主要集中分布在细胞核内且在苦荞种子和花中具有较高的基因表达;酵母杂交实验表明,转录因子FtMYB2显示出较强的转录激活活性,其激活酵母内报告基因β-半乳糖苷酶的活性为14 U。通过发根农杆菌介导的苦荞毛状根转化体系的研究表明,在FtMYB2超表达的阳性转化株系中总黄酮含量显著提高2.6倍,花青素含量显著提高1.7倍。通过HPLC鉴定分析了其中5种主要类黄酮化合物,与对照相比,阿魏酸、苯甲酸、表儿茶素、没食子酸和芦丁的含量分别提高3.5、2.5、2.1、1.6和1.2倍。酵母单杂交实验表明,FtMYB2可能与黄酮类化合物合成途径中的FtC4H、FtF3H、FtANS和FtRT的启动子部分结合,从而调控其基因表达水平,进而调控荞麦中类黄酮化合物合成途径的代谢。

论文目录

摘要

Abstract

缩略词表（Abbreviation）

第一章文献综述

1.1 研究背景及课题的提出

1.2 文献综述

1.2.1 苦荞成分及药理作用

1.2.2 苦荞类黄酮代谢合成途径的研究

1.2.3 MYB转录因子功能及相关研究进展

1.3 研究目的与意义

第二章苦荞响应盐胁迫的转录组和代谢成分分析

2.1 前言

2.2 实验材料方法

2.2.1 实验材料处理及测序

2.2.2 转录组测序组装、功能注释及差异基因分析

2.2.3 苦荞抗逆相关MYB转录因子的筛选和分析

2.2.4 苦荞盐胁迫相关的代谢轮廓分析

2.2.5 数据处理分析

2.3 实验结果

2.3.1 苦荞转录组测序基本情况

2.3.2 苦荞转录组基因功能注释

2.3.3 苦荞差异基因KEGG通路富集分析

2.3.4 苦荞响应盐胁迫的相关代谢通路分析

2.3.5 苦荞盐胁迫中MYB转录因子分析

2.3.6 苦荞盐胁迫相关代谢物含量分析

2.4 讨论

2.4.1 代谢物含量变化与抗逆相关性

2.4.2 苦荞代谢物质和Ft MYB2 基因表达关联分析

第三章荞麦FtMYB2 转录因子的克隆和功能分析

3.1 前言

3.2 实验材料和方法

3.2.1 R2R3-MYB转录因子Ft MYB2 生物信息学分析

3.2.2 苦荞转录因子FtMYB2 的基因克隆

3.2.3 FtMYB2 烟草亚细胞定位

3.2.4 FtMYB2 在苦荞不同组织中的表达情况

3.2.5 FtMYB2 转录激活活性分析

3.2.6 FtMYB2 表达载体构建及苦荞转基因毛状根诱导

3.2.7 FtMYB2 与类黄酮代谢通路关键酶启动子区域酵母单杂交

3.3 实验结果及分析

3.3.1 R2R3-MYB转录因子Ft MYB2 理化性质及结构预测

3.3.2 苦荞FtMYB2 基因亚细胞定位分析

3.3.3 FtMYB2 在苦荞不同组织中的表达情况

3.3.4 转录因子FtMYB2 转录激活活性定性及定量分析

3.3.5 FtMYB2 毛状根阳性转化株系的鉴定

3.3.6 FtMYB2 与黄酮通路关键酶酵母单杂交验证

3.4 讨论

3.4.1 荞麦类黄酮代谢通路的调控途径

3.4.2 FtMYB2 显著上调苦荞类黄酮代谢物含量

第四章总结与展望

参考文献

附录

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马维波

导师: 李晓华

关键词: 苦荞,转录组,代谢轮廓分析,类黄酮,毛状根,基因功能

来源: 华中农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,生物学,农作物

单位: 华中农业大学

分类号: Q943.2;S517

DOI: 10.27158/d.cnki.ghznu.2019.000646

总页数: 111

文件大小: 4596K

下载量: 277

苦荞盐胁迫相关MYB家族转录因子的筛选及功能分析

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢