盆栽一品红糖代谢生理及分子基础的初步研究

盆栽一品红糖代谢生理及分子基础的初步研究

论文摘要

一品红(Euphorbia pulcherrima willd.)为大戟科植物,为国内外主要的观赏盆花之一,其最具有观赏价值的器官不是花,而是着生于植株顶部的红色变态叶-苞片。苞片发育大小和着色好坏是影响一品红盆花商品价值的主要因素,糖是苞片生长发育和花青素合成的重要物质基础,苞片获得糖含量的多少不仅影响苞片发育大小,而且影响苞片着色的好坏。迄今为止,关于苞片生长过程中糖代谢的生理机制研究极少报道,本文以‘早生天鹅绒’一品红为试材测定苞片转色初期顶部正常生长的绿叶(过渡叶),苞片形成生长期顶部迅速生长的红叶(苞片叶),苞片充分展开后顶部基本停止生长的红叶(苞片叶)及其下部功能叶的光合能力、色素含量、糖含量及其蔗糖代谢酶的活性;克隆细胞壁酸性转化酶基因片段,运用Real-time PCR技术研究该基因在一品红根、茎、叶、花中的表达水平,及其在叶片不同生长时期的表达水平。结果如下:1.一品红苞片转色前发育成的上部淡绿色叶与下部绿叶相比,叶绿素含量低,光合能力弱,能自身合成部分光合产物,但主要依赖异养供给;苞片转色后发育成的上部红色叶,以花青素为主,几乎不含有叶绿素,不能进行光合作用,因此其生长发育完全依赖异养供给。2.迅速生长的红色苞片较淡绿色叶AI、NI活力升高,其中AI上升了1倍;而SS合成活力、SPS活力均下降,说明红色苞片主要是通过降低蔗糖合成方向的酶活性,提高蔗糖分解酶活性来增强苞片竞争蔗糖的库强度,促进茎中蔗糖向叶片运输。而其下部功能叶片则与上部叶片呈相反的趋势,即SS合成活力、SPS活力上升,AI、NI活力下降,从而有利于叶片中蔗糖的积累,加大叶片与茎之间的蔗糖梯度,促进蔗糖从叶片向茎干的顺向运输。红色苞片发育完成后,AI、NI、SS合成活力和SPS的活力都下降,减少了糖分向苞片运输,有利于糖分在茎干等其它贮藏器官积累,为苞片维持长时间的糖分供给奠定了基础。3.运用PCR方法从一品红基因组DNA中分离出一个含有半胱氨酸催化位点的转化酶基因片断,长523bp,编码173个氨基酸,属于开放阅读框的一部分,不含内含子。通过同源性比对,它与植物细胞壁酸性转化酶基因具有极高的同源性,推测它属于一品红细胞壁酸性转化酶基因片段。4.运用Real-time PCR技术分析一品红细胞壁酸性转化酶基因在根、茎、叶、花等不同器官的表达状况,结果发现它在根中表达最强,茎中表达最弱,叶中表达一般,其中根中表达量是茎中表达量的4397倍。而在苞片发育期间,该基因在绿叶和过渡叶的叶片中的表达水平不断上升,而其叶柄中的表达水平不断下降,说明它在叶片和叶柄中所起的作用可能不同。

论文目录

  • 中文摘要
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  • 缩略词表
  • 第一章 文献综述
  • 1. 花色素苷的生物合成途径
  • 2. 糖在花生长及着色中的作用
  • 3. 植物体内蔗糖的运输
  • 4. 与蔗糖代谢相关的酶
  • 4.1 转化酶
  • 4.1.1 转化酶细胞定位
  • 4.1.2 转化酶在糖代谢中的作用
  • 4.1.3 转化酶基因克隆及表达
  • 4.2 蔗糖合成酶
  • 4.2.1 蔗糖合成酶(SS)在糖代谢中的作用
  • 4.2.2 SS 基因克隆及其表达研究
  • 4.3 蔗糖磷酸合成酶
  • 4.3.1 SPS 在糖代谢中的作用
  • 4.3.2 SPS 基因克隆及表达研究
  • 5. 选题依据及研究内容
  • 5.1 立论依据及意义
  • 5.2 研究内容
  • 第二章 一品红苞片发育期叶片糖含量与相关酶活性的变化
  • 1. 材料与方法
  • 1.1 材料
  • 1.2 叶片色差检测
  • 1.3 叶片色素的测定
  • 1.4 pH 值的测定
  • 1.5 叶片净光合速率的测定
  • 1.6 叶片、茎中糖含量的测定
  • 1.7 SS、SPS、AI和NI酶的活性测定
  • 2. 结果与分析
  • 2.1 叶片颜色的变化
  • 2.2 叶片色素含量的变化
  • 2.3 叶片光合能力的变化
  • 2.4 叶片pH 值的变化
  • 2.5 叶片、茎中糖含量变化
  • 2.6 叶片、茎中蔗糖代谢酶活性的变化
  • 2.6.1 涉及叶片、茎中蔗糖裂解的酶活性变化
  • 2.6.2 涉及叶片、茎中蔗糖合成的酶活性变化
  • 3. 讨论
  • 第三章 一品红细胞壁酸性转化酶基因的克隆
  • 1. 材料与方法
  • 1.1 材料
  • 1.2 基因组DNA提取
  • 1.3 引物设计
  • 1.4 PCR 反应
  • 1.5 DNA 片段重组入质粒载体
  • 1.6 DNA 序列测定
  • 1.7 序列分析
  • 2. 结果与分析
  • 2.1 PCR 产物的扩增和克隆
  • 2.2 基因序列与同源性分析
  • 3. 讨论
  • 第四章 一品红细胞壁酸性转化酶基因表达模式的初步研究
  • 1. 材料与方法
  • 1.1 材料
  • 1.2 总RNA的提取
  • 1.3 RNA 纯化
  • 1.4 cDNA 合成
  • 1.5 cDNA 纯度检测
  • 1.6 引物设计
  • 1.7 引物扩增效率的检测
  • 1.8 RT-PCR 反应
  • 1.9 Relative Quantification Real-Time PCR
  • 2. 结果与分析
  • 2.1 总 RNA 质量及引物扩增效率的检测
  • 2.2 一品红细胞壁酸性转化酶基因在不同器官中的表达
  • 2.3 一品红细胞壁酸性转化酶基因在叶片不同发育期的表达
  • 2.4 融解曲线分析
  • 3. 讨论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 相关论文文献

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