稻米浸水后γ-氨基丁酸（GABA）的积累及其分子机制研究
【摘要】：环境污染,饮食结构不合理,快节奏生活方式,社会老龄化等导致的“三高”疾病(高血糖、高血压、高血脂)、糖尿病、肾脏病、癌症、肥胖、骨质疏松和生长发育不均衡等现象在我国已相当普遍。特别是近年来高血压患病率不断上升,已经成为我国人群致死、致残的主要原因之一。采用药物疗法存在长期用药易产生药物依赖及副作用大的缺点,给患者带来极大心理和经济压力。通过研究和开发具有调节人体生理功能,满足不同和特殊消费群需要的活性物质,包括功能性蛋白质(低谷蛋白、14-16KD的抗过敏蛋白、大豆球蛋白)、活性多糖(如抗性淀粉等)、功能性油脂(富含不饱和脂肪酸的米油)、功能性维生素(β-胡萝卜素)、微量矿物元素(铁、锌、硒等)、黄酮类化合物、功能性肽和氨基酸(赖氨酸、色氨酸、γ-氨基丁酸)等功能性农作物新品种。实现“药食同源”,不失为一条经济有效的解决途径。同时通过农作物中功能成分的发掘利用,可望在增强人体机能和代谢平衡上发挥重要作用,从而达到提高农作物的附加值,扩大农作物的利用范围,使之成为新型功能保健品和食品工业的一种重要原材料。水稻是世界上最重要的粮食作物之一,全世界有二分之一的人口以水稻作为主食。富含γ-氨基丁酸(GABA)的水稻具有降低血压、调整血脂的功效,因此它可以作为高血压患者廉价的功能食品来源。
谷氨酸脱羧酶(GAD)是GABA合成的关键酶,我们对GABA富集的特异水稻材料W025和其来源品种金南风进行比较分析,结果表明:(1)GABA积累主要集中在胚部,浸水后W025的GABA积累量显著高于金南风。(2)随着浸水时间延长,谷氨酸脱羧酶(GAD)的活性呈逐渐增加趋势,W025胚部的酶活显著高于金南风。GAD活性的变化与GABA的积累显著正相关,表明浸水后种胚GABA的积累与谷氨酸脱羧酶的催化反应有关。(3)2个已知的谷氨酸脱羧酶基因OsGAD1与OsGAD2在W025和金南风之间没有转录水平的差异。提示可能存在其它的谷氨酸脱羧酶基因在浸水后GABA的积累中起重要作用。
因此,利用生物信息学和RT-PCR的方法。从水稻种胚中克隆了一个新的谷氨酸脱羧酶基因(OsGAD3,GenBank登录号:AY187941)。对克隆的新基因OsGAD3的功能鉴定表明:OsGAD3编码蛋白与OsGAD1、OsGAD2蛋白的同源性分别是75%,69%,但其亲源关系与双子叶植物的谷氨酸脱羧酶更接近。序列分析表明OsGAD3编码蛋白具有两个谷氨酸脱羧酶保守的结构域,即序列中部的磷酸吡哆醛(PLP)结合位点和
【关键词】：稻米 γ-氨基丁酸(GABA) 谷氨酸脱羧发酶(GAD) 克隆 【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：S511
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2005.087626
【目录】：
- 中文摘要6-8
- 英文摘要8-11
- 第一部分 文献综述11-40
- 第一章 功能性水稻和品质基因工程的研究现状与展望11-29
- 引言11
- 1 功能性水稻的概念11-12
- 2 功能性水稻研究的现状12-15
- 3 水稻品质基因工程研究进展15-22
- 3．1 改良淀粉品质的基因工程16-18
- 3．2 改良蛋白质的基因工程18-19
- 3．3 改良脂肪酸组成的基因工程19-21
- 3．4 一个改良水稻维生素组成的成功范例21
- 3．5 药用价值转基因水稻培育21-22
- 4 功能性水稻研究的展望22-29
- 第二章 富含γ-氨基丁酸水稻与γ-氨基丁酸代谢、调控29-40
- 引言29
- 1 富含γ-氨基丁酸(GABA)水稻的功效29-30
- 2 国内外研究情况30
- 3 植物中GABA的合成代谢途径30-34
- 4 影响GABA合成代谢和积累的因素34-35
- 5 GABA在植物中的生理作用35
- 6 本研究的目的意义35-39
- 本研究的技术路线图39-40
- 第二部分 研究论文40-113
- 第三章 稻米浸水过程γ-氨基丁酸的积累与其合成关键基因的表达40-52
- 1 材料与方法41-44
- 2 结果与分析44-48
- 3 讨论48-52
- 第四章 一个新的谷氨酸脱羧酶基因的克隆、序列分析与表达规律研究52-76
- 1 材料与方法53-60
- 2 结果与分析60-71
- 3 讨论71-76
- 第五章 一个新的谷氨酸脱羧酶基因5′端启动子的克隆与序列分析76-86
- 1 材料与方法76-78
- 2 结果与分析78-83
- 3 讨论83-86
- 第六章 水稻谷氨酸脱羧酶OsGAD3在大肠杆菌中的表达与重组蛋白特性研究86-100
- 1 材料与方法86-90
- 2 结果与分析90-97
- 3 讨论97-100
- 第七章 转基因拟南芥表达水稻谷氨酸脱羧酶基因OsGAD3的研究100-113
- 1 材料与方法100-105
- 2 结果与分析105-111
- 3 讨论111-113
- 全文结论113-115
- 本论文中的英文缩写及译名115-116
- 致谢116-117
- 在读期间发表的论文117
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