融合基因4CL1-CCR对烟草细胞壁影响的研究

发布时间：2025-05-11 01:26

　　4CL(4-香豆酸辅酶A连接酶,4-coumarate:coenzyme A ligase;)是连接苯丙烷代谢与木质素生物合成的交叉点酶,CCR(肉桂酰辅酶A还原酶,cinnamoyl-Co A reductase)是木质素特异生物合成的第一个酶,也是木质素生物合成的第一个限速酶。调控这两个基因的表达会影响植物体内“碳流”的流向。将这两个酶连接形成的双功能酶4CL1-CCR已在体外和原核生物体内证明了具有催化活性。但是外源基因在植物体内发挥的作用与其在原核生物中存在一定的差异,因此本研究在烟草中异源表达毛白杨的融合基因4CL1-CCR,对转基因烟草植株和悬浮细胞中木质素含量及沉积状态进行分析,并通过转录组分析阐述了融合基因影响烟草悬浮细胞木质化的过程。本研究得到了以下主要研究结果:(1)经硫代硫酸解结合高效气相色谱质谱联用对转基因烟草木质素单体含量分析发现,异源表达4CL1-CCR融合基因,不仅增加了烟草细胞壁中木质素的总含量,也可以改变木质素单体的组成。转基因烟草中G型木质素单体含量为14.34±0.52μg/mg显著高于WT的10.51±0.03μg/mg,但S型木质素的含量变化并不...

【文章页数】：125 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
缩略词
1 引言
    1.1 植物细胞壁结构与主要组分
        1.1.1 植物细胞壁结构
        1.1.2 植物细胞壁的主要成分
        1.1.3 木质素的用途
        1.1.4 木质素的生物合成
    1.2 融合基因及其应用
    1.3 植物悬浮细胞在木质化研究中的应用
        1.3.1 植物悬浮细胞木质化
        1.3.2 生长素抑制植物悬浮细胞木质化
        1.3.3 生长素影响转录因子引起的细胞分化
    1.4 研究技术路线
2 融合基因对烟草茎木质素的影响
    引言
    2.1 实验材料
    2.2 实验方法
        2.2.1 植物表达载体构建
        2.2.2 4CL1-CCR的农杆菌转化及烟草侵染
        2.2.3 转基因烟草的筛选和鉴定
        2.2.4 转基因烟草的木质素分析
        2.2.5 转基因烟草表型和茎木质化观测
        2.2.6 转基因烟草茎木质素的拉曼光谱观测
    2.3 结果与分析
        2.3.1 植物表达载体构建及叶盘法转化
        2.3.2 转融合基因4CL1-CCR烟草的分子鉴定
        2.3.3 转基因烟草的木质素组成分析
        2.3.4 转基因烟草植株表型观测
        2.3.5 转基因烟草的茎光学显微观测
        2.3.6 转基因烟草的茎拉曼光谱检测
    2.4 本章小结
3 融合基因4CL1-CCR对烟草悬浮细胞壁的影响
    引言
    3.1 实验材料
        3.1.1 植物材料
        3.1.2 仪器设备
        3.1.3 试剂
    3.2 实验方法
        3.2.1 转基因烟草悬浮细胞系的建立与继代培养
        3.2.2 转基因烟草悬浮细胞木质素测定
    3.3 结果与分析
        3.3.1 转基因烟草悬浮细胞系的建立与继代培养
        3.3.2 转基因烟草悬浮细胞系生长曲线
        3.3.3 转基因烟草悬浮细胞系的形态观测
        3.3.4 转基因烟草悬浮细胞木质素特异染色
        3.3.5 转基因烟草不同发育阶段木质素测定
    3.4 本章小结
4 融合基因4CL1-CCR对烟草悬浮细胞壁形成基因表达的影响
    引言
    4.1 实验材料
        4.1.1 转基因烟草悬浮细胞
        4.1.2 仪器设备
        4.1.3 试剂
    4.2 实验方法
        4.2.1 转基因烟草悬浮细胞总RNA提取及c DNA合成
        4.2.2 转基因烟草悬浮细胞转录组测序与分析
    4.3 结果与分析
        4.3.1 转基因烟草总RNA质量检测
        4.3.2 RNA-seq质量分析
        4.3.3 Reads与烟草基因组比对情况
        4.3.4 差异表达基因分析
        4.3.5 差异表达基因Gene Ontology富集分析
        4.3.6 融合基因4CL1-CCR对木质素合成基因表达的影响
        4.3.7 木质素单体聚合作用增强
        4.3.8 转基因悬浮细胞纤维素合成作用减弱
        4.3.9 融合基因4CL1-CCR抑制生长素运输及响应因子相关基因表达
        4.3.10 融合基因4CL1-CCR对 ABC家族基因表达的影响
        4.3.11 与木质素单体糖基化相关基因分析
    4.4 本章小结
5 烟草次生壁合成相关转录因子分析
    前言
    5.1 实验材料
        5.1.1 烟草悬浮细胞
        5.1.2 仪器设备
        5.1.3 试剂
    5.2 实验方法
        5.2.1 烟草MYB克隆与载体构建
        5.2.2 类水滑石LDH介导重组质粒转化烟草悬浮细胞
        5.2.3 转基因烟草悬浮细胞的鉴定与继代
        5.2.4 转基因烟草悬浮细胞形态学观察
        5.2.5 木质素合成基因的半定量PCR鉴定
    5.3 实验结果
        5.3.1 烟草MYB进化分析
        5.3.2 烟草悬浮细胞的分子鉴定
        5.3.3 烟草悬浮细胞的形态学观察
        5.3.4 转基因烟草悬浮细胞木质素合成相关基因表达分析
    5.4 本章小结
6 讨论
    6.1 融合基因4CL1-CCR增强烟草细胞壁木质化
    6.2 融合基因打破2,4-D对烟草悬浮细胞木质化的抑制
    6.3 融合基因对烟草悬浮细胞基因转录水平的影响
        6.3.1 融合基因抑制生长素转运基因表达
        6.3.2 融合基因对生长素相应因子的影响
        6.3.3 转基因悬浮细胞木质素聚合能力增强
        6.3.4 融合基因减弱纤维素的合成与果胶甲酯化
        6.3.5 融合基因对ABC家族基因表达的影响
        6.3.6 转录因子MYB增强木质素合成基因的表达
7 结论
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢



本文编号：4044629