论文题目: 白桦木质素生物合成酶基因分离及遗传转化的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 林木遗传育种
作者: 刘雪梅
导师: 杨传平,王秋玉
关键词: 白桦,基因转化,烟草
文献来源: 东北林业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 造纸业中常用的木浆原料包括针叶树和阔叶树,其中针叶树是最好的原料,但针叶树的生长缓慢,限制了在造纸业中的应用。要满足纸浆供应的需求,一个重要的途径是大量采用阔叶木。白桦是东北地区和黑龙江省的主要阔叶树种之一,其适应性和抗逆性较强,生长速度较快,纤维的长宽比(56.7)也适合造纸用。但树木中的木质素含量较高(针叶木为26-30%,阔叶木为23-30%),而木质素是导致造纸成本增加和严重环境污染的主要原因。因此,降低造纸原料中的木质素含量是源头治理造纸污染的新思路。本研究利用现代生物技术,分离白桦木质素生物合成相关酶CCoAOMT基因和4CL基因,并对CCoAOMT基因进行烟草木质素生物合成调控,研究其功能和调节机制。这会为通过降低造纸原料树种的木质素含量或改变其组分,培育白桦优良纸浆材新品种作一基础研究。 木质素是植物体中仅次于纤维素的一种重要大分子有机物质,在植物体中含量为15%-30%。木质素生物合成是一个多途径、有十多种酶参与的复杂的生化反应,咖啡酰CoA 3-0-甲基转移酶(CCoAOMT)和4-香豆酸:CoA连接酶(4CL)是其中两个重要的酶。 本研究第一项内容是应用RT-PCR技术从白桦分离出CCoAOMT基因和4CL基因的cDNA全长序列,分别为744bp和1629bp。BLASTN序列分析结果表明:与白桦CCoAOMT cDNA核苷酸序列同源性最高的是野草莓(Fragaria vesca),为88%,其次为葡萄(Vitis. vinifera),同源性为86%;与白桦4CL cDNA核苷酸序列同源性最高的是胡桃(Juglans. spp),同源性为85%,然后依次为悬钩子(Rubus. spp)为81%、紫穗槐(Amorpha fruticosa)为80%、苗栗野红豆(Glycine max L.)为79%和烟草(Nicotiana tabacum)为79%。BLASTP序列分析结果表明:与白桦CCoAOMT氨基酸序列同源性最高的是楮树(Broussonetia papyrifera),为92%,其次为颤杨(Populus tremuloides)和拟南芥(Arabidopsis thaliana),同源性均为91%;与白桦4CL氨基酸序列同源性最高的是悬钩子,为77%,其次是响毛杨(Populus tomentosa),为76%。 利用DNA分析软件对多种植物CCoAOMT基因和4CL基因cDNA序列进行多序列比较,结果表明:(1)对于一对特定的两种植物,相同基因的氨基酸序列的同源百分率比核苷酸序列高;(2)基因序列(包括核苷酸序列和氨基酸序列)越长,同源百分率越低。白桦4CL基因核苷酸序列长为1629bp,和其它植物相比,同源百分率范围是58.2%—73.6%,CCoAOMT基因核苷酸序列长为744bp,同源
论文目录:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 木质素生物合成及其调控的研究进展
1.1.1 木质素的种类和分布
1.1.2 木质素的结构特征
1.1.3 木质素生物合成途径
1.1.4 木质素生物合成的基因调控
1.1.5 问题与展望
1.2 反义RNA技术研究进展
1.2.1 反义RNA的发现
1.2.2 反义RNA的含义
1.2.3 反义RNA的基因调控作用和反义 RNA技术
1.2.4 反义RNA的应用
1.3 农杆菌介导高等植物基因转化的影响因素
1.3.1 农杆菌转化的基本原理
1.3.2 农杆菌转化系统的发展
1.3.3 影响农杆菌介导植物基因转化的因素
1.3.4 植物基因工程展望
1.4 本研究的背景、内容和意义
2 实验材料与方法
2.1 实验技术路线
2.1.1 实验内容
2.1.2 技术路线
2.2 实验材料与方法
2.2.1 白桦CCoAOMT和4CL基因分离的材料与方法
2.2.2 白桦CCoAOMT基因反义转化烟草的材料与方法
2.3 本章小结
3 结果与分析
3.1 白桦CCoAOMT和4CL基因CDNA全长的分离
3.1.1 白桦CCoAOMT和4CL基因cDNA片段的获得和序列分析
3.1.2 白桦CCOAOMT和4CL基因cDNA全长序列的获得
3.1.3 白桦CCoAOMT和4CL基因cDNA全长的序列分析
3.2 白桦CCoAOMT基因反义转化烟草
3.2.1 白桦CCoAOMT基因反义表达载体的构建
3.2.2 烟草叶片分化培养基的优化
3.2.3 农杆菌介导的烟草叶盘法基因转化程序比较
3.3 白桦CCoAOMT基因反义转化烟草结果检测
3.3.1 烟草共培养叶片转基因苗的GUS检测
3.3.2 转基因苗的GUS检测
3.3.3 烟草转基因苗基因苗DNA的PCR检测
3.3.3 烟草转基因苗的PCRSouthern检测
3.4 本章小结
4 讨论与分析
4.1 白桦CCoAOMT和4CL基因与其它植物的相似性分析
4.1.1 白桦CCoAOMT基因与其它植物的相似性分析
4.1.2 白桦4CL基因序列与其它植物的相似性分析
4.1.3 不同植物CCoAOMT基因和4CL基因基因序列比较总结
4.2 反义RNA技术的有效实施
4.2.1 反义RNA技术的基本原理
4.2.2 反义RNA靶序列的确定
4.2.3 反义表达载体的有效构建
4.2.4 反义RNA对相邻基因表达的影响
4.3 影响烟草基因转化效率的因素
4.3.1 基因转化中烟草不同分化培养基对转化效率的影响
4.3.2 烟草叶片处理对转化后再生的影响
4.3.3 转化过程对转化的影响
4.3.4 选择培养对转化效率的影响
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
发布时间: 2005-10-21
参考文献
- [1].杨树4CL基因调控木质素生物合成的研究[D]. 李金花.中国林业科学研究院2005
- [2].毛白杨木材形成相关基因的克隆及在烟草和杨树中的表达[D]. 张德强.中国林业科学研究院2004
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