收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

马铃薯L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶基因的克隆和功能分析

董玉梅  
【摘要】:抗坏血酸(Ascorbic acid, AsA)即维生素C (Vitamin C, Vc),是植物和大多数动物体内合成的一类含量丰富的抗氧化剂和多种酶的辅因子,在生物体的生长发育过程中具有重要的代谢功能和调节作用。人类自身无法合成而又必需AsA,只能从膳食中获得,因此,提高膳食中AsA含量对人类维持正常的生命活动至关重要。 植物AsA生物合成主要是通过半乳糖途径,L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶(GLDH)是催化AsA合成最后一步的关键酶。本研究从马铃薯叶片中克隆到编码GLDH的基因StGLDH,构建了GLDH的正、反义表达载体,转入马铃薯中,获得转正义、反义GLDH基因的马铃薯株系,研究了该基因在马铃薯叶片和块茎中的表达水平、抗坏血酸含量及相关酶的活性;并研究了NaCl胁迫条件下,转基因试管苗和野生试管苗GLDH表达、抗坏血酸含量及抗坏血酸代谢系统部分酶活性的变化,初步明确了GLDH基因在马铃薯AsA代谢中的功能及超表达效果。主要结果如下: 1.从马铃薯叶片中成功获得了L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶(L-galactono-1,4-lactone dehydrogenase, GLDH, EC1.3.2.3)基因,命名为StGLDH, GeneBank注册号为FJ755844。该基因全长2563 bp,其cDNA包含完整的开放阅读框(551-2323),编码590个氨基酸,推导的氨基酸序列分子量为67119 Da,等电点为8.5。在其5’端具有一段推定的线粒体靶信号肽(putative mitochondrial),其氨基酸序列的82FR/YA85间存在该信号肽的切割位点(cleavage site)。StGLDH具有3个跨膜区(transmembrane region),含有一个典型的黄素腺嘌呤二核苷酸结合域(FAD-binding region)和一个ALO结构域。StGLDH编码的氨基酸序列与番茄、辣椒、烟草同源性在90.6%-95.9%之间。 2.将获得的StGLDH基因与含有35S启动子的pBI 121载体重组,构建真核表达载体,利用农杆菌介导法转化马铃薯。通过PCR、高浓度卡那霉素、荧光定量PCR等方法对带卡那霉素抗性的转基因植株进一步检测,证明获得了4个转正义、2个转反义GLDH的马铃薯株系。 3. GLDH的反义表达抑制了马铃薯株系anti-GLDH 13的生长和产量,使植株表观发生了较大改变,表现出植株矮小,节间较短,叶片小、厚,表皮多毛,块茎小,产量低,出芽早,抗性差等性状。而GLDH的正义表达对植株表观影响较小,主要表现在使叶色变绿,部分株系(GLDH 155、GLDH 262)叶片偏圆,前期长势较快等方面。 4.两个转正义GLDH的株系GLDH 516、GLDH 518 GLDH超表达效果显著,酶活性提高,AsA, DHA, AsA+DHA含量均相应增加。GLDH 516、GLDH 518两株系叶片AsA含量比野生型株系分别提高了47.16%、13.1%,块茎中AsA含量分别提高了10.3%、6.8%;转反义基因株系anti-GLDH 13表现相反,叶片和块茎中AsA含量分别比野生型株系减少了28.82%、10.3%。转基因株系叶片中AsA水平变化幅度高于块茎中AsA的变化幅度。 5.用L-半乳糖内酯饲喂马铃薯叶片,所有株系GLDH活性与AsA、DHA、AsA+DHA含量都大幅度提高。其中DHA、AsA+DHA含量,比饲喂前提高了约2倍,株系间AsA含量饲喂后差异减小。饲喂后,GLDH 516、GLDH 518株系AsA含量仍保持最高,而anti-GLDH 13含量最低。 6.0~250 mmol·L-1NaCl处理5天时,GLDH mRNA表达水平显著提高,随处理时间延长(15天),GLDH表达水平显著降低。AsA含量、GLDH活性与GLDH表达变化趋势一致,但远不如GLDH变化幅度大。 7. GLDH的正义表达提高了GLDH 516、GLDH 518两个株系的耐盐性,而反义表达降低了anti-GLDH 13株系的耐盐性,各株系耐盐性与正常条件下试管苗AsA含量相关。250 mmol·L-1 NaCl胁迫5天后,所有株系APX、MDHAR、DHAR活性升高,AO活性降低,MDA含量升高,AsA氧化加速。耐盐株系胁迫后AsA含量的提高是AsA合成、再生加速共同作用的结果,而不耐盐株系AsA含量的减少是因为AsA合成的减少和氧化的加速,而并非其再生限制造成的。不耐盐株系膜脂过氧化较严重,anti-GLDH13出现明显胁迫症状。因此,GLDH表达水平和GLDH活性对马铃薯植株体内的AsA水平及植株的耐盐性具有重要的调节作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘生瑞;环县马铃薯产业化发展对策[J];甘肃农业;2004年08期
2 鲁天文,何振明;山丹县发展脱毒马铃薯产业的优势及应采取的措施[J];甘肃农业科技;2004年10期
3 刘基敏;浅谈四川马铃薯产业发展的主要问题及对策[J];四川农业科技;2005年03期
4 刘振业;贵州马铃薯产业现状和发展优势与潜力[J];贵州农业科学;2005年03期
5 王海菊;;安定区马铃薯经销协会在促进马铃薯产业发展中成效显著[J];甘肃农业;2006年12期
6 ;书讯[J];中国马铃薯;2007年04期
7 路明;;贺词——兼谈马铃薯免耕栽培[J];中国马铃薯;2008年02期
8 董时涛;魏宏德;;浅析临洮县马铃薯机械化生产发展[J];农业科技与信息;2008年13期
9 张丽芳;蒋瑜;朱维贤;魏明;刘卫民;邹万君;王艺;;马铃薯杂交实生子在云南的应用潜力[J];云南农业科技;2008年04期
10 ;关于征集2009年中国马铃薯大会会议论文的通知[J];中国马铃薯;2008年05期
11 ;2008年度优秀论文评选揭晓[J];中国马铃薯;2009年05期
12 ;2010年中国马铃薯大会会议纪要[J];中国马铃薯;2010年03期
13 杨秀云;关于实现马铃薯产业化的构想[J];黑龙江农业科学;1998年02期
14 王玉福,贾军凯,贾进义;渭源县马铃薯产业开发途径[J];甘肃农业科技;2000年03期
15 阎建英;;浅论马铃薯生产机械化技术[J];农业机械;2001年11期
16 徐德江;兴安盟马铃薯产业现状及发展建议[J];内蒙古农业科技;2005年01期
17 于天峰;日本马铃薯产业的总体状况[J];作物杂志;2005年03期
18 赵肖丽;;广西马铃薯产业化发展存在问题及对策[J];广西园艺;2006年05期
19 张庆良;;河北中南部马铃薯产业现状[J];河北农业科技;2006年11期
20 ;2006年中国作物学会马铃薯专业委员会学术年会会议纪要[J];中国马铃薯;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐玮;;马铃薯产业化与技术装备[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
2 王璠;;对构建以定西市为中心的马铃薯产业集群的思考[A];第十三届中国科协年会第17分会场-城乡一体化与“三农”创新发展研讨会论文集[C];2011年
3 屈冬玉;;中国马铃薯产业与世界同行(代序)[A];中国作物学会马铃薯专业委员会2004年年会论文集[C];2004年
4 屈冬玉;;中国马铃薯产业与世界同行(代序)[A];中国马铃薯学术研讨会与第五届世界马铃薯大会论文集[C];2004年
5 司怀军;王蒂;张宁;蒲育林;张万祥;;马铃薯在中国社会主义新农村建设中的作用[A];中国作物学会马铃薯专业委员会2008年马铃薯大会论文集[C];2008年
6 姜振宏;魏玉琴;;依靠现代科技 提升马铃薯产业[A];中国作物学会马铃薯专业委员会2008年马铃薯大会论文集[C];2008年
7 王卫强;黄世龙;钟巍然;张晓春;谢明菊;任自明;谷明禹;余国东;;重庆彩色马铃薯产业的发展现状及利用前景[A];马铃薯产业与粮食安全(2009)[C];2009年
8 屈冬玉;;[A];中国作物学会马铃薯专业委员会2002年年会论文集[C];2002年
9 刘彦军;李寿如;王静刚;;我国马铃薯产业化探索[A];2006年中国作物学会马铃薯专业委员会年会暨学术研讨会论文集[C];2006年
10 李冬虎;霍宗全;;简述美国马铃薯产业的发展[A];中国马铃薯学术研讨会与第五届世界马铃薯大会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董玉梅;马铃薯L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶基因的克隆和功能分析[D];山东农业大学;2011年
2 张建华;马铃薯块茎损伤评价技术研究及损伤变色性状的遗传分析[D];中国农业科学院;2008年
3 马玉华;逆境胁迫对苹果抗坏血酸代谢相关酶活性及基因表达的影响[D];西北农林科技大学;2008年
4 李勤志;中国马铃薯生产的经济分析[D];华中农业大学;2008年
5 李胜;葡萄试管苗离体生根机理的研究[D];甘肃农业大学;2003年
6 陈霞;马铃薯野生种Solanum berthaultii抗低温糖化基因的分离及表达特征分析[D];华中农业大学;2012年
7 阳小成;环境应力对中华猕猴桃(Actinidia chinensis)组织培养过程生物学效应的初步研究[D];重庆大学;2002年
8 陈佰鸿;葡萄试管苗光合与呼吸特性的研究[D];甘肃农业大学;2004年
9 袁华玲;二倍体马铃薯原生质体培养及体细胞杂交的研究[D];中国农业科学院;2008年
10 崔瑾;芋(Colocasia esculenta L. Schott)脱毒快繁体系的构建以及组培苗无糖培养的研究[D];南京农业大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李启立;贵州省盘县马铃薯产业发展问题研究[D];中国农业科学院;2011年
2 杨剑;定西马铃薯产业竞争力评价及其提升研究[D];兰州大学;2012年
3 王莉;不同品种马铃薯在不同生长期淀粉及其褐变性质的研究[D];兰州理工大学;2010年
4 张文会;马铃薯分离蛋白溶液流变学特性及热稳定性研究[D];吉林农业大学;2011年
5 王文腾;中国马铃薯产业化的发展现状与政策研究[D];华中师范大学;2012年
6 陈恩发;多重实时定量PCR检测马铃薯主要的真细菌病原菌[D];内蒙古大学;2011年
7 王淼;马铃薯的组织培养及耐盐诱变育种研究[D];辽宁师范大学;2010年
8 王磊;马铃薯酶促褐变机理研究[D];南昌大学;2012年
9 韦青;3GT基因转化马铃薯的研究[D];南京农业大学;2010年
10 刘忠雄;榆林市马铃薯产业发展现状及对策[D];西北农林科技大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 陈云芬;省农科院与会泽合建马铃薯试验基地[N];云南日报;2010年
2 王斌;关于到甘肃、内蒙古等地学习考察马铃薯产业发展经验的考察报告[N];毕节日报;2008年
3 于立 孙娜伟;朝阳地镇力促马铃薯产业健康发展[N];承德日报;2008年
4 本报记者 王娜;小土豆成就大产业[N];益阳日报;2008年
5 陶庆忠 黄世发;做强做大马铃薯产业[N];毕节日报;2008年
6 特约记者 陈传武;湖北仙桃大力发展马铃薯产业[N];农资导报;2008年
7 本报记者 张毅;把马铃薯列为扶贫产业[N];人民日报;2009年
8 本报记者 牛泽刚;马铃薯产业富了东南村[N];延边日报;2009年
9 本报记者 周铮;“薯贱伤农”问题如何解[N];农民日报;2009年
10 本报记者 蔡冬梅;达茂旗:做强马铃薯产业[N];内蒙古日报(汉);2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978