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《内蒙古大学》 2017年
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兴安落叶松尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶基因的克隆及特性分析

郭秀  
【摘要】:兴安落叶松(Larixgmelinii)为松科落叶松属的落叶乔木,是大兴安岭地区荒山造林和森林更新的主要树种。兴安落叶松木材蓄积丰富,材质优良,可为土木、建筑、装饰、装潢、造纸和化纤工业等提供原料,体现了广泛的应用价值。UDP-葡萄糖脱氢酶(UGDH)是植物多糖代谢途径中的关键酶,它催化UDP-葡萄糖(UDP-Glc)氧化生成UDP-葡萄糖醛酸酷(UDP-GlcA)进而转化生成半乳糖醛酸、木糖、阿拉伯糖、芹菜糖等半纤维素和果胶合成的前体物质。UGDH的表达丰度影响细胞壁的生物合成,进而影响植物的生长发育及材质,所以研究UGDH基因的表达调控机理具有重要意义。本研究利用兼并PCR和RACE-PCR技术分离了兴安落叶松UDP-葡萄糖脱氢酶基因(命名为LgUGDH2),并对该基因的功能和表达特性进行了分析。LgUGDH2基因的cDNA全长为1795bp,包含1449bp的开放阅读框(ORF)、108bp的5'-UTR和238bp的3'-UTR,编码482个氨基酸。实时荧光定量PCR检测结果显示,LgUGDH2在兴安落叶松的根、茎、叶中均稳定表达,茎中表达量高于叶和根。为深入调查LgUGDH2的表达调控机理,利用Tail-PCR技术克隆了2091bp的LgUGDH2启动子序列,并利用GUS报告基因深入分析了LgUGDH2的表达模式。序列分析显示,该基因的启动子区域包含赤霉素、乙烯、生长素、细胞分裂素和脱落酸等植物激素应答原件,光诱导原件以及与低温、干旱等非生物胁迫相关的应答元件。GUS染色实验显示,LgUGDH2基因主要表达在茎、叶的维管组织中,与其功能相对应。为了深入研究LgUGDH2的功能和异源表达特性,构建了pBI101-gUGDH2双元表达载体,并通过农瘤杆菌介导的花序浸染法获得了转基因拟南芥。RT-PCR和酶活性检测结果证实了LgUGDH 在转基因拟南芥中的稳定表达。超表达LgUGDH2基因拟南芥的表型分析结果显示,LgUGDH2的过量表达促进了转基因拟南芥的营养生长,提高了植株中可溶性糖的含量,增加了半纤维素和果胶的积累。以上研究结果表明,可通过对半纤维素和果胶合成路径中的关键酶UGDH进行遗传修饰调控植物的生长发育,进而有目的地改良材质。该研究成果亦为深入研究兴安落叶松LgUGDH2基因的表达调控机制,并利用该基因进行木本植物的材质改良奠定了基础。
【学位授予单位】:内蒙古大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S791.222;Q943.2

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