干旱胁迫下小麦苯丙烷类代谢及MYB转录因子TaMpc1-D4响应机制研究
发布时间：2023-05-08 02:27
小麦是我国北方干旱与半干旱地区最主要的粮食作物,干旱频发会导致小麦籽粒灌浆不足,严重制约我国甚至世界小麦产量。在干旱条件下,小麦的旗叶枯萎并衰老,但小麦穗部具有更高的耐旱性和更持久的光合特性,有利于在干旱条件下籽粒的灌浆进程。苯丙烷类代谢途径是植物中很重要的一条次级代谢途径,参与了多种胁迫应答过程,其代谢产物也可作为活性氧清除剂。同时,MYB转录因子家族可通过调控苯丙烷类代谢来参与干旱等胁迫的响应。但小麦MYB转录因子对干旱胁迫的响应机制的研究多集中于模式植物拟南芥和烟草中,缺乏在小麦中验证的直接证据。本研究基于苯丙烷类代谢在小麦抗旱性研究中存在的不足,并鉴于小麦MYB转录因子家族功能研究的重要性。针对当前旱作小麦穗部器官的光合持久性和衰老延迟特点,选用北方旱作小麦,首先主要探讨干旱条件下小麦穗部中苯丙氨酸代谢途径相关酶活性及基因表达差异。并通过生物信息学等方法鉴定了小麦中与苯丙烷类代谢相关MYB转录因子,分析其在干旱胁迫下基因表达模式。随后,以小麦TaMpc1-D4基因功能的解析为切入点,利用病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)及遗...
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 干旱胁迫对我国小麦产量的影响
1.2 苯丙烷类代谢的研究进展
1.2.1 植物苯丙烷类代谢的研究
1.2.2 小麦苯丙烷类代谢的研究
1.3 抗氧化系统在小麦响应胁迫中的作用
1.4 MYB转录因子的研究进展
1.4.1 植物MYB转录因子家族的分类
1.4.2 植物MYB转录因子的研究
1.4.3 小麦MYB转录因子的研究
1.5 大麦条斑花叶病毒诱导基因沉默体系(BSMV-VIGS)在小麦基因功能研究中的应用
1.6 小麦穗部的优势及在逆境条件下的研究
1.6.1 小麦穗部结构
1.6.2 小麦穗部的光合贡献及其干旱条件下的优势
1.7 选题依据和主要研究内容
1.7.1 选题依据
1.7.2 主要研究内容
第二章 干旱对小麦旗叶与穗部中抗氧化体系的影响
2.1 材料与方法
2.1.1 材料
2.1.2 方法
2.2 结果
2.2.1 干旱胁迫下小麦旗叶与穗部的光合参数、RWC和Chl含量的变化
2.2.2 干旱胁迫下小麦旗叶与穗部的抗氧化酶活性的变化
2.2.3 干旱胁迫下小麦旗叶与穗部的MDA、H2O2、O2·-和Pro含量的差异
2.2.4 干旱胁迫下小麦的农艺性状和产量变化
2.3 讨论与小结
2.3.1 讨论
2.3.2 小结
第三章 干旱对小麦旗叶与穗部中苯丙烷类代谢的影响
3.1 材料与方法
3.1.1 材料
3.1.2 方法
3.2 结果
3.2.1 干旱胁迫下小麦旗叶与穗部中苯丙烷类代谢关键酶活性的差异
3.2.2 干旱胁迫下小麦旗叶与穗部中总TPC和TFC含量的差异
3.2.3 干旱胁迫下小麦旗叶与穗部中苯丙烷类代谢相关基因的表达差异
3.3 讨论与小结
3.3.1 讨论
3.3.2 小结
第四章 苯丙烷类代谢相关MYB转录因子的筛选
4.1 材料与方法
4.1.1 材料
4.1.2 方法
4.2 结果
4.2.1 苯丙烷类代谢相关MYB转录因子的进化树构建
4.2.2 苯丙烷类代谢相关MYB转录因子的序列比对和基本理化性质
4.2.3 苯丙烷类代谢相关MYB转录因子的基因结构和三维结构
4.2.4 苯丙烷类代谢相关MYB转录因子的顺式作用元件
4.2.5 苯丙烷类代谢相关的小麦MYB转录因子在干旱胁迫下的表达模式
4.2.6 小麦中苯丙烷类代谢通路及干旱胁迫下其结构基因和MYB转录因子的表达谱
4.3 讨论与小结
4.3.1 讨论
4.3.2 小结
第五章 TaMpc1-D4基因的表达模式、亚细胞定位和转录激活活性分析
5.1 材料与方法
5.1.1 材料
5.1.2 方法
5.2 结果
5.2.1 小麦TaMpc1-D4转录因子与他物种中同源序列的进化树构建及多重序列比对
5.2.2 小麦TaMpc1-D4基因在不同胁迫下的基因表达模式和基因全长的克隆
5.2.3 小麦TaMpc1-D4的亚细胞定位
5.2.4 小麦TaMpc1-D4转录因子的转录激活活性分析
5.3 讨论与小结
5.3.1 讨论
5.3.2 小结
第六章 TaMpc1-D4基因过表达拟南芥株系的获得及表型分析
6.1 材料与方法
6.1.1 材料
6.1.2 方法
6.2 结果
6.2.1 TaMpc1-D4转基因拟南芥纯合株系的获得和鉴定
6.2.2 甘露醇处理下TaMpc1-D4转基因拟南芥的发芽率和根长测定
6.2.3 干旱处理后TaMpc1-D4转基因拟南芥的表型和叶绿素含量
6.2.4 干旱处理后TaMpc1-D4转基因拟南芥中抗氧化酶活性及O2·-、MDA、Pro、TPC和TFC含量的变化
6.2.5 干旱处理后TaMpc1-D4转基因植株中胁迫基因、抗氧化相关基因和苯丙烷类代谢相关基因的表达
6.3 讨论与小结
6.3.1 讨论
6.3.2 小结
第七章 TaMpc1-D4基因沉默的小麦株系获得及表型分析
7.1 材料与方法
7.1.1 材料
7.1.2 方法
7.2 结果
7.2.1 小麦TaMpc1-D4基因沉默植株的获得
7.2.2 小麦TaMpc1-D4基因沉默植株的沉默效率及在干旱下的表型分析
7.2.3 干旱处理下小麦TaMpc1-D4基因沉默植株中O2·-、MDA和Pro含量及抗氧化酶活性的变化
7.2.4 干旱处理下小麦TaMpc1-D4基因沉默植株中TPC和TFC含量的变化
7.2.5 干旱处理下小麦TaMpc1-D4基因沉默植株中胁迫和抗氧化相关基因以及苯丙烷类代谢相关基因的表达
7.3 讨论与小结
7.3.1 讨论
7.3.2 小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 本研究的创新点
8.3 展望
参考文献
附录
致谢
个人简历
本文编号：3811798
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 干旱胁迫对我国小麦产量的影响
1.2 苯丙烷类代谢的研究进展
1.2.1 植物苯丙烷类代谢的研究
1.2.2 小麦苯丙烷类代谢的研究
1.3 抗氧化系统在小麦响应胁迫中的作用
1.4 MYB转录因子的研究进展
1.4.1 植物MYB转录因子家族的分类
1.4.2 植物MYB转录因子的研究
1.4.3 小麦MYB转录因子的研究
1.5 大麦条斑花叶病毒诱导基因沉默体系(BSMV-VIGS)在小麦基因功能研究中的应用
1.6 小麦穗部的优势及在逆境条件下的研究
1.6.1 小麦穗部结构
1.6.2 小麦穗部的光合贡献及其干旱条件下的优势
1.7 选题依据和主要研究内容
1.7.1 选题依据
1.7.2 主要研究内容
第二章 干旱对小麦旗叶与穗部中抗氧化体系的影响
2.1 材料与方法
2.1.1 材料
2.1.2 方法
2.2 结果
2.2.1 干旱胁迫下小麦旗叶与穗部的光合参数、RWC和Chl含量的变化
2.2.2 干旱胁迫下小麦旗叶与穗部的抗氧化酶活性的变化
2.2.3 干旱胁迫下小麦旗叶与穗部的MDA、H2O2、O2·-和Pro含量的差异
2.2.4 干旱胁迫下小麦的农艺性状和产量变化
2.3 讨论与小结
2.3.1 讨论
2.3.2 小结
第三章 干旱对小麦旗叶与穗部中苯丙烷类代谢的影响
3.1 材料与方法
3.1.1 材料
3.1.2 方法
3.2 结果
3.2.1 干旱胁迫下小麦旗叶与穗部中苯丙烷类代谢关键酶活性的差异
3.2.2 干旱胁迫下小麦旗叶与穗部中总TPC和TFC含量的差异
3.2.3 干旱胁迫下小麦旗叶与穗部中苯丙烷类代谢相关基因的表达差异
3.3 讨论与小结
3.3.1 讨论
3.3.2 小结
第四章 苯丙烷类代谢相关MYB转录因子的筛选
4.1 材料与方法
4.1.1 材料
4.1.2 方法
4.2 结果
4.2.1 苯丙烷类代谢相关MYB转录因子的进化树构建
4.2.2 苯丙烷类代谢相关MYB转录因子的序列比对和基本理化性质
4.2.3 苯丙烷类代谢相关MYB转录因子的基因结构和三维结构
4.2.4 苯丙烷类代谢相关MYB转录因子的顺式作用元件
4.2.5 苯丙烷类代谢相关的小麦MYB转录因子在干旱胁迫下的表达模式
4.2.6 小麦中苯丙烷类代谢通路及干旱胁迫下其结构基因和MYB转录因子的表达谱
4.3 讨论与小结
4.3.1 讨论
4.3.2 小结
第五章 TaMpc1-D4基因的表达模式、亚细胞定位和转录激活活性分析
5.1 材料与方法
5.1.1 材料
5.1.2 方法
5.2 结果
5.2.1 小麦TaMpc1-D4转录因子与他物种中同源序列的进化树构建及多重序列比对
5.2.2 小麦TaMpc1-D4基因在不同胁迫下的基因表达模式和基因全长的克隆
5.2.3 小麦TaMpc1-D4的亚细胞定位
5.2.4 小麦TaMpc1-D4转录因子的转录激活活性分析
5.3 讨论与小结
5.3.1 讨论
5.3.2 小结
第六章 TaMpc1-D4基因过表达拟南芥株系的获得及表型分析
6.1 材料与方法
6.1.1 材料
6.1.2 方法
6.2 结果
6.2.1 TaMpc1-D4转基因拟南芥纯合株系的获得和鉴定
6.2.2 甘露醇处理下TaMpc1-D4转基因拟南芥的发芽率和根长测定
6.2.3 干旱处理后TaMpc1-D4转基因拟南芥的表型和叶绿素含量
6.2.4 干旱处理后TaMpc1-D4转基因拟南芥中抗氧化酶活性及O2·-、MDA、Pro、TPC和TFC含量的变化
6.2.5 干旱处理后TaMpc1-D4转基因植株中胁迫基因、抗氧化相关基因和苯丙烷类代谢相关基因的表达
6.3 讨论与小结
6.3.1 讨论
6.3.2 小结
第七章 TaMpc1-D4基因沉默的小麦株系获得及表型分析
7.1 材料与方法
7.1.1 材料
7.1.2 方法
7.2 结果
7.2.1 小麦TaMpc1-D4基因沉默植株的获得
7.2.2 小麦TaMpc1-D4基因沉默植株的沉默效率及在干旱下的表型分析
7.2.3 干旱处理下小麦TaMpc1-D4基因沉默植株中O2·-、MDA和Pro含量及抗氧化酶活性的变化
7.2.4 干旱处理下小麦TaMpc1-D4基因沉默植株中TPC和TFC含量的变化
7.2.5 干旱处理下小麦TaMpc1-D4基因沉默植株中胁迫和抗氧化相关基因以及苯丙烷类代谢相关基因的表达
7.3 讨论与小结
7.3.1 讨论
7.3.2 小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 本研究的创新点
8.3 展望
参考文献
附录
致谢
个人简历
本文编号：3811798
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