荔枝坐果与多胺的关系及相关基因克隆研究

荔枝坐果与多胺的关系及相关基因克隆研究

论文摘要

多胺(Polyamines,PAs)作为具有调控作用的生理活性物质,在果树开花坐果中的作用的研究日益引起人们的重视。本研究紧密围绕荔枝正常坐果与内源多胺的关系,分析坐果过程中内源多胺的变化、外源多胺处理对荔枝果实发育启动和正常坐果过程的影响,并克隆荔枝组织中多胺合成途径的关键酶S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDC)和乙烯合成途径的关键酶ACC合成酶(ACS)的基因序列,拟开展荔枝果实发育过程中此类酶基因的功能分析和表达分析,在理论上,可能阐明荔枝果实发育中SAM代谢流向与多胺和乙烯生物合成及其在荔枝正常坐果和生理落果过程中作用的分子机理,丰富荔枝果实发育的理论;在实践上,可能为栽培技术创新提供理论依据,从外源多胺应用技术和内源多胺代谢调控的角度,为荔枝高效低耗和优质果品生产提供新的途径。本研究获得如下主要结果:1.套袋不授粉加人工处理外源多胺的诱导荔枝单性结实的试验表明,桂味和糯米糍不可诱导单性结实,妃子笑可以用外源多胺人工诱导单性结实,三种多胺的诱导效果次序为:精胺(Spermine,Spm)>亚精胺(Spermidine,Spd)>腐胺(Putrecine,Put)。谢花后外源多胺处理表明,三种外源多胺均可明显提高妃子笑荔枝的坐果率,尤其以Put处理效果最显著。2.建立起适合荔枝材料中Put、Spd、Spm三种内源多胺含量分析的高效液相色谱测定方法,一次样品的测定可在15 min内完成;Put、Spd和Spm在0.03125~2 nmol线性范围内,相关系数分别为0.9996、0.9996、0.9995;精密度和稳定性实验相对标准偏差均小于5%,说明测定方法稳定、分析精密度高。3.分析测定三个荔枝主栽品种在花穗发育与坐果初期其叶片与花器官和幼果中内源多胺含量的变化:在叶片中,正常成花的妃子笑三种多胺含量先升后降,在盛花期出现高峰;桂味未成花的叶片三种多胺的持续下降则与其此期新梢大量发生密切相关。在花器官和幼果中,三个荔枝品种多胺总量要明显高于叶片中;妃子笑三种多胺含量以Spd含量最高,且Spd含量在坐果初期均保持较高水平。4.在果实膨大期,分析外源多胺处理对内源多胺含量的影响:外施高浓度的Spd使内源Spd的含量明显下降;外施Spm则可以大大提高内源Spd的含量;外施Put只能提高内源Put的含量,对Spd和Spm含量影响不大;三种多胺的混合使用对提高内源Put的效果显著,可以缓和Spd和Spm的变化幅度。在这三种多胺中,Spm与Spd相互影响,作用显著。5.采用同源序列扩增法,首次从荔枝中克隆分离得到一段728bp的DNA序列,命名为LcACS1。序列分析表明,该基因片段编码区493bp,推测其编码165个氨基酸残基,Blast结果显示,该基因片段推导的氨基酸序列与其他9种植物ACS基因编码的氨基酸序列同源性在82%-89%之间。并且有4个保守结构域,在保守区1与保守区3分别插入了一段109bp与125bp的内含子。6.采用RT-PCR的方法,首次从荔枝中克隆分离到584bp SAMDC基因片段,命名为LcSAMDC1,序列分析表明,该基因片段编码194个氨基酸残基。Blast结果显示,该基因片段与已报道其他植物的SAMDC基因的核苷酸序列同源性在78%以上,其推导的氨基酸序列与其他9种植物SAMDC基因编码的氨基酸序列同源性在75%-85%之间,并且有4个较长的保守结构域。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 缩略词表
  • 前言
  • 1.文献综述
  • 1.1 多胺的研究进展
  • 1.1.1 多胺对植物开花坐果的影响
  • 1.1.2 植物体内多胺的检测方法研究进展
  • 1.1.3 植物中SAMDC基因的分离鉴定
  • 1.2 ACS基因的克隆研究进展
  • 2.荔枝果实发育的特点与外源多胺的促进效果
  • 2.1 材料与方法
  • 2.2 结果与分析
  • 2.2.1 荔枝正常坐果的特点分析
  • 2.2.2 外源多胺促进荔枝正常坐果的效果分析
  • 2.3 讨论
  • 3.荔枝内源多胺的高效液相色谱分析
  • 3.1 材料与方法
  • 3.1.1 所用试剂来源及仪器设备
  • 3.1.1.1 主要试剂来源
  • 3.1.1.2 主要仪器设备及来源
  • 3.1.2 植物材料及处理
  • 3.1.2.1 生长发育过程中的供试材料
  • 3.1.2.2 多胺处理的材料
  • 3.1.3 方法
  • 3.1.3.1 多胺吸收波长的确定
  • 3.1.3.2 标准曲线的制作
  • 3.1.3.3 精密度和稳定性试验
  • 3.1.3.4 样品的测定
  • 3.2 结果与分析
  • 3.2.1 荔枝内源多胺的高效液相色谱分析方法
  • 3.2.1.1 色谱条件的选择
  • 3.2.1.2 分析方法的线性范围和最低检出限
  • 3.2.1.3 多胺标准品和样品的分析
  • 3.2.1.4 精密度和重复性试验
  • 3.2.1.5 稳定性试验
  • 3.2.2 荔枝花穗发育与坐果初期内源多胺含量的变化分析
  • 3.2.2.1 不同品种正常成花与无花其花期叶片内源多胺变化比较
  • 3.2.2.2 不同品种其花蕾、子房和幼果中内源多胺变化
  • 3.2.2.3 不同品种叶片与子房内源多胺总量的变化比较
  • 3.2.3 多胺处理后荔枝果实内源多胺含量的变化分析
  • 3.3 讨论
  • 3.3.1 关于荔枝内源多胺的HPLC检测方法
  • 3.3.2 关于荔枝在花穗发育与坐果初期内源多胺含量的变化
  • 3.3.3 关于外源多胺对荔枝果实内源多胺含量的影响
  • 4.荔枝ACS与SAMDC基因的克隆
  • 4.1 材料与方法
  • 4.1.1 植物材料与试剂
  • 4.1.2 植物基因组DNA和总RNA的提取
  • 4.1.2.1 SDS法提取荔枝总DNA
  • 4.1.2.2 荔枝总RNA的提取及检测
  • 4.1.3 荔枝ACS基因DNA片段克隆
  • 4.1.4 荔枝SAMDC基因的cDNA片段克隆
  • 4.1.4.1 cDNA第一条链的合成
  • 4.1.4.2 cDNA片段的扩增和检测
  • 4.1.5 目的基因片段的回收纯化
  • 4.1.6 连接
  • 4.1.7 转化
  • 4.1.8 阳性克隆的鉴定
  • 4.1.9 阳性克隆的测序及序列分析
  • 4.2 结果与分析
  • 4.2.1 基因组DNA的提取
  • 4.2.2 总RNA的提取
  • 4.2.3 荔枝ACS基因DNA片段克隆
  • 4.2.3.1 PCR扩增退火温度的筛选
  • 4.2.3.2 PCR产物的回收、与载体连接及转化
  • 4.2.3.3 重组质粒鉴定
  • 4.2.3.4 阳性克隆的测序
  • 4.2.3.5 LcACS1 DNA片段序列网上比对
  • 4.2.4 荔枝SAMDC基因cDNA片段克隆
  • 4.2.4.1 PCR扩增程序的选定
  • 4.2.4.2 PCR产物的回收、与载体连接及转化
  • 4.2.4.3 重组质粒鉴定
  • 4.2.4.4 阳性克隆的测序
  • 4.2.4.5 LcSAMDC1 cDNA片段序列网上比对
  • 4.3 讨论
  • 4.3.1 荔枝DNA与RNA的提取
  • 4.3.2 ACS与SAMDC基因片段的克隆
  • 5.结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在读期间发表的论文
  • 相关论文文献

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