發(fā)布時間：2020-11-16 04:58

　　 花色素苷是使植物體組織呈現(xiàn)紅至紫色的主要物質(zhì),常因各種環(huán)境脅迫誘導而在植物葉片上合成積累,因而具有植物逆境脅迫的“指示劑”之稱。通過轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)的發(fā)展,我們可以深入探究低溫誘導和高光誘導的花色素苷合成機制中的差別部分和相同部分。本文我們以四季秋海棠‘超級奧林匹克’為研究材料,對不同條件下(正常生長條件CK、高光條件HL和低溫條件LT)四季秋海棠葉片進行轉(zhuǎn)錄組測序。根據(jù)測序結(jié)果,共獲得21.09Gb Clean Data,各樣品Clean Data均達到6.73Gb,Q30堿基百分比在92.10%及以上。低溫處理和高光處理分別獲得74,779和83,699條unigene,其平均長度分別684pb和640pb。低溫組轉(zhuǎn)錄組測序中transcript和unigene的N50值分別為2,200和1,249pb,高光組轉(zhuǎn)錄組測序中transcript和unigene的N50值分別為2,113和1,098pb。進行基于Unigene庫的基因結(jié)構(gòu)分析,其中SSR分析共獲得6,567個SSR標記,同時還進行了CDS預測和SNP分析;分別通過5個蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(Nr、Swiss-Prot、KEGG、COG和GO數(shù)據(jù)庫)對基因進行功能注釋,共獲得54,799條Unigene的注釋結(jié)果,并發(fā)現(xiàn):低溫和高光均誘導次生代謝途徑的轉(zhuǎn)錄因子和合成基因上調(diào)表達,但是二者作用的機理并不盡相同:低溫通過碳代謝到氨基酸生物途徑到苯丙素生物合成進入花色素苷合成途徑,而高光是通過蛋白質(zhì)生物合成至類黃酮生物合成途徑再到花色素苷合成途徑;高光主要誘導次生代謝途徑中的花色素苷合成,而低溫在誘導花色素苷合成的同時也誘導了木質(zhì)素和原花色素(proanthocyanidins)的合成。兩組轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中的差異基因涉及花色素苷生物合成、轉(zhuǎn)移運輸和調(diào)控等方面的生物過程。本研究是第一次對秋海棠進行大規(guī)�；�因表達的檢測。從上述轉(zhuǎn)錄組測序的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn),低溫在誘導花色素苷合成相關(guān)的基因(PAL、4CL、CHS、F3H、ANS和3GT)表達的同時,BsRbohD基因(Rboh家族的其他基因沒有變化)也應激顯著上調(diào)。因此用生物信息學方法對其cDNA序列及推測氨基酸序列進了行分析。對低溫下BsRbohD基因進行qRT-PCR分析,結(jié)果表明,BsRbohD基因在低溫處理3h后即開始顯著上調(diào)表達,并于第9h達到高峰;而幾個關(guān)鍵的花色素苷合成基因(BsPAL、BsCHS、BsF3H和BsANS)則分別在低溫處理5h、7h、7h和9h后開始顯著上調(diào),并于第9h達到最高峰。初步表明BsRbohD基因介導的H_2O_2的信號作用可能介入了低溫引起的花色素苷合成過程;為了更進一步驗證此推論,分別用H_2O_2、MV、低溫下施加NADPH氧化酶的底物NADPH、NADPH氧化酶的抑制劑DPI、H_2O_2的清除劑DMTU等處理四季秋海棠葉片,結(jié)果表明:低溫、H_2O_2、MV顯著促進了植物體內(nèi)H_2O_2含量和O_2.~-產(chǎn)生速率,同時BsRbohD、BsPAL、BsCHS、BsF3H和BsANS基因的表達顯著上調(diào),最終導致積累了顯著的、肉眼可見的花色素苷;低溫下施加NADPH氧化酶的底物NADPH加劇了上述ROS的產(chǎn)生,相關(guān)基因的表達和花色素苷含量的增加;而低溫下施加NADPH氧化酶的抑制劑DPI、H_2O_2的清除劑DMTU則通過減少ROS的產(chǎn)生和相關(guān)基因的表達而降低了花色素苷的合成。因此,推測低溫通過BsRbohD基因產(chǎn)生的ROS誘導了四季秋海棠葉片花色素苷的合成。
【學位單位】：河南農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S682.19
【部分圖文】：

圖 1 四季秋海棠葉片對照 CK（control plants）、高光 HL（high light-treated plants）和低溫 LT（lowtemperature-treated plants）三個處理的表型（a）;三個處理的葉片中花色素苷含量（b）Figure 1 Phenotypes (a) and anthocyanin contents (b) in the leaves of B. semperflorens under differentenvironmental conditions. LT, low temperature-treated plants; HL, high light-treated plants; CK,control plants在進行測序及質(zhì)量檢查之后，低質(zhì)量的數(shù)據(jù)被篩除，在 LT、HL 和 CK 組中分別獲得25,022,374、23,025,183 和 22,506,321 組純凈序列。三組樣品中的 Q30 所占堿基比分別為92.10%、94.16%和 94.07%。Clean Data 被組裝后 CK 和 HL 組中得到的 Transcript 為 177,196 條，Unigene 為 83,699條。其中 contig 長度主要分布在 200-300bp，序列數(shù)量為 8,191,478；Transcript 與 Unigene的 N50 分別為 2,113bp 和 1,098bp，組裝完整性較高；Transcript 和 Unigene 的平均長度為1,233bp 和 640bp。而 CK 和 LT 組中得到的 Transcript 為 174,352 條，Unigene 為 74,779 條，其中 contig 長度主要分布在 200-300bp，序列數(shù)量為 9,984,407 條；Transcript 與 Unigene 的N50 分別為 2,200bp 和 1,249bp，組裝完整性較高；Transcript 與 Unigene 的平均長度為 1,312bp 和 684bp（表 2）。

圖 2 差異表達基因 GO 二級節(jié)點注釋統(tǒng)計圖re 2 GO classification of common DEGs that were detected in both comparisons of LT vs. CK and HL in B. semperflorens leaves.橫坐標為 GO 功能分類，分為生物進程、細胞進程和分子進程，縱坐標左邊為基因數(shù)目所占百分為基因數(shù)目。

圖 2 差異表達基因 GO 二級節(jié)點注釋統(tǒng)計圖re 2 GO classification of common DEGs that were detected in both comparisons of LT vs. CK and HL vs. CKin B. semperflorens leaves.橫坐標為 GO 功能分類，分為生物進程、細胞進程和分子進程，縱坐標左邊為基因數(shù)目所占百分比，為基因數(shù)目。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 高飛;柯燚;金韜;艾萬峰;李夢春;鄭麗;;光照對植物合成花色素苷的影響研究進展[J];中國農(nóng)學通報;2014年34期

2 周傳鳳;鄭國生;張玉喜;劉春英;;強光脅迫對牡丹葉片抗氧化系統(tǒng)的影響[J];江蘇農(nóng)業(yè)科學;2011年03期

3 馮蕾;白志英;路丙社;蔡勝文;馮麗娜;;氯化鈉脅迫對枳椇和皂莢生長、葉綠素熒光及活性氧代謝的影響[J];應用生態(tài)學報;2008年11期

4 羅玉榮;馬云飛;鄭國生;蓋樹鵬;;低溫解除牡丹休眠過程中花芽細胞的膜脂過氧化研究[J];合肥學院學報(自然科學版);2008年02期

5 冷麗麗;唐圣松;;NADPH氧化酶NOX家族的組織分布及生理功能[J];國際病理科學與臨床雜志;2008年01期

6 王賀正;馬均;李旭毅;李艷;張榮萍;汪仁全;;水分脅迫對水稻結(jié)實期活性氧產(chǎn)生和保護系統(tǒng)的影響[J];中國農(nóng)業(yè)科學;2007年07期

7 王友保;張莉;劉惠;施煒;劉登義;;銅對狗牙根生長及活性氧清除系統(tǒng)的影響[J];草業(yè)學報;2007年01期

8 任雁;張惟廣;;花色素苷的研究進展[J];中國食品添加劑;2006年04期

9 郝福順,陳珈;植物細胞膜NADPH氧化酶的研究進展[J];植物學通報;2005年S1期

10 李玲娜,周崧,易靜;質(zhì)膜上的活性氧制造者——NOX家族[J];生命科學;2005年05期

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1 謝彥杰;血紅素加氧酶/一氧化碳信號系統(tǒng)介導擬南芥和小麥對鹽、滲透和UV-C脅迫適應性的分子機理[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2011年

2 于中連;煙草NADPH氧化酶在Na～+、Cu～（2+）脅迫中的活性變化及其作用[D];中國農(nóng)業(yè)大學;2005年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 張錦廣;NADPH氧化酶參與鹽脅迫誘導的煙草懸浮細胞活性氧的產(chǎn)生[D];中國農(nóng)業(yè)大學;2005年

本文編號：2885647