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《海南大学》 2015年
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橡胶树胶乳再生过程中糖代谢相关基因的表达与胶乳生理生化参数分析

何斌  
【摘要】:在巴西橡胶树中,蔗糖在叶片合成后由蔗糖转运蛋白完成韧皮部装载,经过长距离运输后再通过韧皮部卸载和跨膜运输进入乳管细胞,由转化酶和蔗糖合酶分解为葡萄糖和果糖,最后通过糖酵解途径、磷酸戊糖途径以及三羧酸循环等途径,为胶乳再生提供物质及能量,特别是提供橡胶生物合成所需的acetyl-CoA.NADPH及ATP。分析糖代谢途径不同环节关键酶基因在胶乳再生过程中表达的动态变化,有助于深入了解该代谢途径参与胶乳再生调控的分子机制。本论文利用前期已克隆的胶乳糖代谢相关基因包括中碱性转化酶基因HbNIN1和HbNIN2、蔗糖转运蛋白基因HbUT3和HbSUT5、蔗糖合酶基因HbSUS2和HbSUS3和磷酸果糖激酶基因HbPFK1-6,以及首次克隆的橡胶树已糖激酶(HK)、6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PDH)和柠檬酸合酶(CS)三个糖代谢家族基因,系统分析了它们在胶乳再生不同阶段胶乳样品中的表达模式,同时分析了胶乳代谢相关生理参数和关键酶活性的变化,主要结果如下: 1.根据拟南芥、蓖麻以及白杨树的HK、G6PDH和CS的核苷酸序列,搜索橡胶树转录组数据库,分离并获得4个HbHK基因(HbHK1-4)、4个HbG6PDH基因(HbG6PDH1-4)和5个HbCS基因(HbCS1-5)。 2.采用qPCR技术,分析了三个基因家族在橡胶树六种组织(胶乳、叶片、种子、雌花、雄花和树皮)中的表达模式。HbG6PDHl在胶乳中检测不到信号,在叶片中高表达:HbG6PDH2在各组织中均有表达,在雄花中表达量最高;HbG6PDH3和HbG6PDH4均在胶乳中高表达。HbHK和HbCS基因家族的成员不存在胶乳特异表达,在六种组织中均有表达。 3.采用四种不同算法的软件(Delta Ct method,Bestkeeper,NormFinder和GeNorm)对20个候选内参基因数据进行综合分析,鉴定出五个在胶乳再生过程中表达最稳定的内参基因(UBC4、ADF、UBC2α、eIF2和ADF4),而最不稳定表达的五个内参基因分别是18S、FP、PTP、ROC3和ACT7b。 4.割胶后不同时间间隔(h)再次割胶,分析不同糖代谢家族基因的表达模式,发现所分析的7个基因家族在两个橡胶品系(热垦628和RRRIM600)中有着相似的表达模式:HbSUS2与HbSUS3整体都表现出先略下调再上调表达的趋势;HbNIN1和HbNIN2的表达趋势不同,HbNIN1先显著下调再上调表达,直至恢复到Oh水平,而HbNIN2先上调表达,而后下调到0h水平;HbHK1先下调再持续上调表达,HbHK2先下调再上调然后又下调至0h水平,HbHK3均先上调再下调至HbHK40h水平的趋势;HbPFK1-4都呈现先略微下调再上调而后又下调至0h水平的趋势,一直呈现上调表达趋势;HbPFK6基因在HbG6PDH2的样品中表达水平RRIM600变化不大,而在热垦628的样品中有着先上调再下调的表达趋势,HbG6PDH3呈现出了先下调再上调而后又下调至0h水平的趋势;HbCS1和HbCS3的表达趋势相似,都先略下调再上调而后又下调至0h水平,HbCS4和HbCS5都是先上调再下调至0h水平。 5.从家族基因整体水平上看,HbSUT、HbSUS、HbHK、HbPFK、HbG6PDH以及HbCS在热垦628中的表达量均高于RRIM600。 6.生理参数测定结果显示,虽然热垦628的产胶量不及RRIM600,但是树围增长较后者快(每年多3.8cm),而在各途径关键酶的活性方面,也是热垦628的较高,并且在割胶处理后各项生理参数及各基因表达量恢复到正常水平的时间也短一些。 本文比较系统的研究了糖代谢关键家族基因在橡胶树胶乳再生过程中的表达模式,以及胶乳生理参数和糖代谢关键酶活性的变化,相关结果为解释胶乳再生的分子调控机制奠定了基础。
【学位授予单位】:海南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:S794.1

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