西兰花SUR1基因的克隆与功能分析

作     者：张文宇 

作者单位：东北农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李晶;李希臣

授予年度：2016年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 0902[农学-园艺学] 090102[农学-作物遗传育种] 090202[农学-蔬菜学] 

主      题：西兰花 SUR1 拟南芥 芥子油苷 IAA 

摘      要：西兰花(Brassica oleracea ***)又名花椰菜、绿菜花,是十字花科(Brassicace ae)芸薹属(Brassica)植物中的一种重要作物,在我国被广泛种植。西兰花原产于意大利,19世纪末20世纪初传到我国,被誉为“蔬菜皇冠,其花蕾和茎叶均具有丰富的营养物质,富含蛋白质、胡萝卜素、维生素及各种矿物质。但西兰花真正引起科学家们兴趣的是其卓越的抗癌功效,研究表明经常食用西兰花可有效降低人们罹患多种不同肿瘤疾病如胰腺癌、卵巢癌、乳腺癌、直肠癌及胃癌等的风险,存在于西兰花中的具有抗癌活性的物质是一种异硫氰酸盐,异硫氰酸盐是次生代谢物质芥子油苷水解后的产物,因此研究西兰花中芥子油苷的代谢意义重大。本研究以西兰花为实验材料,参考前期工作中西兰花转录组测序结果,通过RACE方法克隆了西兰花芥子油苷合成途径的关键酶基因SUR1的mRNA全长,并将其转入模式植物拟南芥中,通过过量表达BoSUR1的转基因拟南芥的主要表型验证了Bo SUR1的功能,并将其命名为Bo SUR1。为深入探讨西兰花芥子油苷的代谢及利用基因工程方法培育具有较高芥子油苷含量和抗癌活性的西兰花品种提供了理论参考和基因资源。本论文的主要研究结果:(1)克隆获得了西兰花Bo SUR1基因mRNA全长序列。Bo SUR1基因CDS序列全长1371bp,编码蛋白质含456个氨基酸残基,分子量50.45KD,。BLAST结果表明:该基因与芜菁亚种(EF611275.1、EF611274.1、EF611276.1、EF611273.1)、甘蓝型油菜(EF611272.1)、卷心菜(EF611271.1)、白菜(FJ376052.1)、小白菜(EF611278.1)具有98%的同源性,与芝麻菜亚种(JX946194.1)具有94%同源性,与山嵛菜(XM06408931.1)具有92%同源性,与拟南芥具有88%的同源性。(2)获得过量表达Bo SUR1基因的转基因拟南芥,为验证及深入研究Bo SUR1的功能奠定了物质基础。(3)对35S::Bo SUR1转基因拟南芥进行表型分析结果显示,脂肪族芥子油苷含量升高显著,吲哚族芥子油苷含量升高不显著,验证了Bo SUR1基因可参与脂肪族芥子油苷和吲哚族芥子油苷的合成。本研究的意义:西兰花中Bo SUR1基因的克隆及功能的验证,为深入探讨西兰花中芥子油苷的合成代谢及培育具有较高含量芥子油苷的西兰花新品种奠定了基础。