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《浙江大学》 2009年
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枇杷果肉木质化相关cDNA和番茄ARF相关小RNA的功能分析

单兰兰  
【摘要】: 第一部分:采后贮藏过程中具有不同木质素积累状况的两个枇杷(Eriobotryajaponica Lindl.cv.Luoyangqing Baisha)品种为研究果肉组织木质化现象提供了良好的研究材料。在红肉类枇杷‘洛阳青’品种成熟衰老过程中,其木质化导致了硬度的上升,而白肉类枇杷‘白沙’品种中则没有木质化现象,质地变化为软化。在‘洛阳青’枇杷果实的果肉组织中克隆得到了六个与木质素合成相关的cDNA:EjPAL1(苯丙氨酸解氨酶,phenylalanine ammonia lyase,PAL,EC 4.3.1.5)、EjPAL2、Ej4CL(4-香豆酸辅酶A连接酶,4-coumarate:coenzyme A ligase,4CL,EC 6.2.1.12)、EjCAD1(肉桂醇脱氢酶,cinnamyl alcohol dehydrogenase,CAD,EC 1.1.1.195)、EjCAD2和EjPOD(过氧化物酶,peroxidase,POD,EC 1.11.1.7)。这六个基因在不同组织器官中具有不同的表达模式,在‘洛阳青’和‘白沙’两个枇杷品种的果实发育和成熟衰老过程中也不同。本文对PAL、4CL、CAD和POD的酶活性也进行了测定,其中CAD和POD酶活性、EjCAD1和EjPOD基因表达水平与枇杷果肉组织的木质化进程在时间上具有密切关系。乙烯处理上调EjCAD1的表达水平,加速了‘洛阳青’枇杷果实采后成熟衰老过程,而程序降温和1-MCP处理下调EjCAD1的表达水平则起相反的作用。在果实发育过程中,两个PAL基因具有不同表达模式,EjPAL1在成熟果实中表达较强,而EjPAL2只在发育早期表达。此外,EjCAD1表达受低温诱导可能与果实冷害有关。对于果肉组织中的木质素含量、木质化细胞染色、木质素单体含量、木质素合成相关酶的酶活性和其编码基因表达情况的综合分析为诠释果肉木质化现象提供了一个较为完整的模型。 第二部分:对于番茄(Solanum lycopersicum Mill.cv.MicroTom)中两个起反式调控作用的内源小RNA:microRNA(miRNA,miR160)和反式作用小干扰RNA(trans-acting interfering short RNA,tasiRNA,TAS3)进行了研究。结果显示,miR160较TAS3保守。miR160在幼根、花和子房(果实)发育早期表达量较高,而TAS3在花,尤其是萼片和子房中表达较高,但在未成熟果实和雄蕊中表达水平极低。生物信息学分析显示,在拟南芥和番茄中,miR160都标靶3个ARF(生长素响应因子,Auxin response factor)基因,ARF10、ARF16和ARF17,TAS3标靶ARF2、ARF3和ARF4。5’-RACE实验结果验证了miR160对ARF10、ARF16和ARF17的切割,而只验证了TAS3对ARF4的切割。在番茄中导入反义TAS3前体下调了ARF4的表达,导致未成熟期果实呈深绿色;而导入miR160前体使miR160大量积累产生了具有融合萼片和败育种子的果实,其中ARF10的表达水平被显著下调。推测miR160和TAS3可能通过调控各自的ARF标靶基因和其他ARF基因在番茄果实发育的早期起着重要作用。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S667.3;S641.2

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