硫苷介导的十字花科蔬菜抗虫性及芥菜和黑芥硫苷合成相关基因的研究

论文摘要

硫代葡萄糖苷是一种特殊存在于十字花科植物中的次生代谢产物,由于其在硫代葡糖苷酶作用下水解产生的降解产物如异硫代氰酸盐、硫氰酸脂和腈类等具有非常重要的生物学活性及保健功能。十字花科芸薹属物种中均含有硫苷,是我国重要的栽培作物。本论文选取五种十字花科代表性植物:芥菜（Brassica juncea）、黑芥（Brassica nigra）、甘蓝（Brassica oleracea）、小白菜（Brassica rapa）和萝卜（Raphanus sativus）进行研究,结果如下:（1）对芥菜和黑芥植株体内硫苷通过脱硫纯化,利用液质联用（ESI/MS）及紫外扫描分析,成功鉴定出7种硫苷组分:2-丙烯基硫苷、3-丁烯基硫苷、4-羟基吲哚甲基硫苷、3-吲哚基甲基硫苷、4-甲氧基-3-吲哚基甲基硫苷、1-甲氧基-3-吲哚基甲基硫苷、2-苯乙基硫苷;（2）检测甘蓝、小白菜、芥菜和萝卜在被不同食性的昆虫取食后植株体内硫苷含量的变化情况,发现虫吃处理后,除萝卜外,其它蔬菜总硫苷含量都有明显上调,且硫苷含量对杂食性昆虫甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）取食的响应更为明显,而萝卜在经过昆虫取食后,对杂食性昆虫的响应并不明显,寡食性昆虫小菜蛾（Plutella xylostella）取食后硫苷含量是下降的;（3）在已公布黑芥全基因组数据的基础上利用生物信息学分析,共鉴定出了99个硫苷合成相关基因,并对这些基因进行命名和染色体定位,运用最大似然法和贝叶斯法构建分子系统发育树,检测硫苷含量并选取关键基因BniCYPs、BniFMOs和BniAOPs进行定量分析,首次对黑芥硫苷合成相关基因进行了在全基因组层面的挖掘和分析。（4）在芥菜中成功扩增出调控硫苷二次修饰关键基因BjuAOPs的10个DNA和6个cDNA序列,这些基因的克隆为将来利用基因工程手段改变芥菜植株体内的硫苷含量奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 文献综述
•   1.1 十字花科蔬菜概述
•   1.2 硫苷的综述
•     1.2.1 硫苷的结构和分类
•     1.2.2 硫苷的合成
•       1.2.2.1 氨基酸侧链的延伸
•       1.2.2.2 核心结构的形成
•       1.2.2.3 侧链的二次修饰
•     1.2.3 硫苷的降解
•     1.2.4 硫苷抗植食性昆虫研究进展
•     1.2.5 硫苷合成相关基因研究进展
•   1.3 本研究的目的与意义
• 2 不同种类十字花科蔬菜硫苷组分与含量变化差异
•   2.1 材料与方法
•     2.1.1 试验材料
•     2.1.2 仪器与试剂
•     2.1.3 植株生长条件与接虫方法
•     2.1.4 取样
•     2.1.5 硫苷提取
•     2.1.6 分析条件
•   2.2 结果与分析
•     2.2.1 芥菜与黑芥硫苷组分鉴定
•     2.2.2 几种十字花科蔬菜硫苷组分与含量比较
•     2.2.3 不同食性害虫取食后十字花科蔬菜中硫苷含量变化分析
•   2.3 讨论
• 3 黑芥硫苷合成相关基因的鉴定与分析
•   3.1 材料与方法
•     3.1.1 试验材料
•     3.1.2 仪器与试剂
•     3.1.3 植株生长条件
•     3.1.4 取样
•     3.1.5 硫苷提取及HPLC检测
•     3.1.6 黑芥硫苷合成相关基因家族的生物信息学分析
•       3.1.6.1 黑芥硫苷相关候选基因的筛选
•       3.1.6.2 黑芥硫苷合成相关基因的染色体定位及进化树构建
•     3.1.7 黑芥硫苷合成相关基因的定量分析
•       3.1.7.1 RNA的提取
•       3.1.7.2 总RNA反转录为cDNA
•       3.1.7.3 硫苷相关基因的定量分析
•   3.2 结果与分析
•     3.2.1 黑芥硫苷合成相关基因序列的鉴定和注释
•     3.2.2 黑芥硫苷合成相关基因的系统发育分析和分类
•     3.2.3 黑芥各器官硫苷含量及关键基因的表达
•   3.3 讨论
• 4 芥菜硫苷合成相关基因BjuAOPs家族的克隆及序列分析
•   4.1 材料与方法
•     4.1.1 试验材料
•     4.1.2 仪器与试剂
•     4.1.3 植株生长条件
•     4.1.4 取样
•     4.1.5 芥菜基因组DNA的提取
•     4.1.6 植物总RNA的提取及cDNA合成
•     4.1.7 DNA和 cDNA全长序列的扩增
•   4.2 结果与分析
•     4.2.1 植物总RNA的提取
•     4.2.2 芥菜BjuAOPs硫苷相关基因家族基因序列的分析
•       4.2.2.1 目的基因cDNA全长的获得
•       4.2.2.2 目的基因DNA序列的扩增
•   4.3 讨论
• 参考文献
• 个人简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李阳

导师: 朱祝军

关键词: 硫苷合成,十字花科,害虫取食,基因克隆

来源: 浙江农林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,生物学,植物保护,园艺

单位: 浙江农林大学

基金: 浙江省自然科学基金

分类号: S436.3;Q943.2

总页数: 72

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