水稻心白胚乳突变体w59的基因克隆及功能分析
发布时间：2023-02-20 20:23
淀粉作为稻米中最主要的贮藏物质,占糙米比重的90%左右,是决定稻米品质的主要因素。淀粉的生物合成是一个复杂而精细的过程,大量的淀粉合成基因和调控因子已被鉴定,但对淀粉的合成途径和调控方式还缺乏深入了解。因而,深入研究水稻淀粉的生物合成过程,发掘淀粉合成调控新基因,对改良水稻品质具有重要意义。在粳稻品种越光化学诱变的突变体库中,筛选获得一个稳定遗传的心白胚乳突变体w59。通过图位克隆和转基因验证,确定了突变基因W59编码一个质体丙酮酸激酶(Plastidic Pyruvate Kinase,PKp)。研究表明,PKp主要参与质体中脂肪酸的从头合成途径;PKp在蓖麻、拟南芥等贮藏油类的种子中的生理功能已逐步阐明,但是PKp在贮藏淀粉的组织,如谷物胚乳中的作用尚未报道。在w59籽粒中,脂肪合成下降,同时淀粉合成明显受阻,推测水稻胚乳中脂质合成与淀粉合成之间可能存在潜在联系;W59基因编码的OsPKpα1与淀粉合成调控因子FLO6间的相互作用为这种可能提供了依据。此外,通过相关实验分析了水稻中可能的PKp复合体。本文的主要研究结果如下:1.与野生型相比,w59籽粒灌浆速率明显降低,千粒重下降约...
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略语表
第一章 文献综述
第一节 胚乳中淀粉合成的研究概况
1 淀粉的特性
2 淀粉的结构
3 造粉体中淀粉的生物合成
3.1 ADP-葡萄糖一淀粉前体的合成
3.2 不同的淀粉合成酶(SS)在淀粉合成中具有独特的作用
3.3 淀粉分支酶
3.4 淀粉脱分支酶
4 淀粉颗粒起始和淀粉颗粒形态
5 淀粉合成相关酶之间的互作
6 FLO6能够参与淀粉及淀粉颗粒的合成
第二节 丙酮酸激酶的研究进展
1 糖酵解
2 糖酵解的组成
3 丙酮酸激酶
3.1 丙酮酸激酶协调多种代谢途径
3.2 丙酮酸激酶的分类及动力学特性
3.3 丙酮酸激酶的调控
3.4 丙酮酸激酶家族
3.5 植物中丙酮酸激酶的生理功能
4 植物中质体内合成的脂肪酸的作用
第三节 本研究的目的与意义
第二章 突变体w59的基因克隆及功能分析
1 材料与方法
1.1 材料来源及群体构建
1.2 农艺性状考察
1.3 生理生化指标的测定
1.4 成熟种子断面的扫描电镜观察
1.5 米粉支链淀粉链长分布检测
1.6 灌浆过程中干物质与游离糖含量测定
1.7 胚乳半薄切片制备及淀粉颗粒、油体观察
1.8 突变基因的定位
1.9 候选基因预测和测序
1.10 转基因互补载体的构建及农杆菌转化
1.11 转基因阳性植株的鉴定
1.12 RNA提取、RTT-PCR及Real-time PCR
1.13 氨基酸序列比对以及同源分析
1.14 水稻原生质体分离及亚细胞定位
1.15 原核表达、蛋白纯化及丙酮酸激酶活性测定
1.16 植株体内酶活及代谢含量测定
1.17 发育中水稻胚乳制备蛋白质提取与造粉体的分离
1.18 抗体制备、SDS-PAGE及Western杂交分析
1.19 酵母双杂交
1.20 体外pull-down分析
1.21 烟草表皮细胞BiFC分析
2 结果与分析
2.1 突变体w59的表型分析
2.2 w59胚乳细胞中造粉体和油体的发育发生变化
2.3 W59基因的图位克隆及转基因功能互补
2.4 W59基因编码一个质体丙酮酸激酶
2.5 OsPKps的组织表达分析
2.6 w59突变体中PKp酶活降低
2.7 OsPKps具有丙酮酸激酶活性
2.8 w59突变影响了主要的淀粉合成酶的活性
2.9 FLO6能够和OsPKpαs互作
3 讨论
3.1 突变体种子中贮存物质的积累存在缺陷
3.2 水稻中的PKp异源多聚体
3.3 OsPKpα1影响胚乳中的淀粉合成
第三章 全文总结
1 w59中的脂肪酸代谢受阻
2 w59影响了其他贮藏物质尤其是淀粉的代谢
3 W59编码一个质体定位的丙酮酸激酶
4 α1β2可能作为水稻中主要的PKp复合体行使功能
5 本研究的创新之处
参考文献
附录
在读期间发表论文
致谢
本文编号：3747254
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略语表
第一章 文献综述
第一节 胚乳中淀粉合成的研究概况
1 淀粉的特性
2 淀粉的结构
3 造粉体中淀粉的生物合成
3.1 ADP-葡萄糖一淀粉前体的合成
3.2 不同的淀粉合成酶(SS)在淀粉合成中具有独特的作用
3.3 淀粉分支酶
3.4 淀粉脱分支酶
4 淀粉颗粒起始和淀粉颗粒形态
5 淀粉合成相关酶之间的互作
6 FLO6能够参与淀粉及淀粉颗粒的合成
第二节 丙酮酸激酶的研究进展
1 糖酵解
2 糖酵解的组成
3 丙酮酸激酶
3.1 丙酮酸激酶协调多种代谢途径
3.2 丙酮酸激酶的分类及动力学特性
3.3 丙酮酸激酶的调控
3.4 丙酮酸激酶家族
3.5 植物中丙酮酸激酶的生理功能
4 植物中质体内合成的脂肪酸的作用
第三节 本研究的目的与意义
第二章 突变体w59的基因克隆及功能分析
1 材料与方法
1.1 材料来源及群体构建
1.2 农艺性状考察
1.3 生理生化指标的测定
1.4 成熟种子断面的扫描电镜观察
1.5 米粉支链淀粉链长分布检测
1.6 灌浆过程中干物质与游离糖含量测定
1.7 胚乳半薄切片制备及淀粉颗粒、油体观察
1.8 突变基因的定位
1.9 候选基因预测和测序
1.10 转基因互补载体的构建及农杆菌转化
1.11 转基因阳性植株的鉴定
1.12 RNA提取、RTT-PCR及Real-time PCR
1.13 氨基酸序列比对以及同源分析
1.14 水稻原生质体分离及亚细胞定位
1.15 原核表达、蛋白纯化及丙酮酸激酶活性测定
1.16 植株体内酶活及代谢含量测定
1.17 发育中水稻胚乳制备蛋白质提取与造粉体的分离
1.18 抗体制备、SDS-PAGE及Western杂交分析
1.19 酵母双杂交
1.20 体外pull-down分析
1.21 烟草表皮细胞BiFC分析
2 结果与分析
2.1 突变体w59的表型分析
2.2 w59胚乳细胞中造粉体和油体的发育发生变化
2.3 W59基因的图位克隆及转基因功能互补
2.4 W59基因编码一个质体丙酮酸激酶
2.5 OsPKps的组织表达分析
2.6 w59突变体中PKp酶活降低
2.7 OsPKps具有丙酮酸激酶活性
2.8 w59突变影响了主要的淀粉合成酶的活性
2.9 FLO6能够和OsPKpαs互作
3 讨论
3.1 突变体种子中贮存物质的积累存在缺陷
3.2 水稻中的PKp异源多聚体
3.3 OsPKpα1影响胚乳中的淀粉合成
第三章 全文总结
1 w59中的脂肪酸代谢受阻
2 w59影响了其他贮藏物质尤其是淀粉的代谢
3 W59编码一个质体定位的丙酮酸激酶
4 α1β2可能作为水稻中主要的PKp复合体行使功能
5 本研究的创新之处
参考文献
附录
在读期间发表论文
致谢
本文编号：3747254
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