检索结果-南通市图书馆

作者：闫荣岳山西农业大学

学位级别：硕士

叶绿素降解是衰老最明显的标志。目前报道的叶绿素降解有两种途径:一种是叶绿素a在叶绿素酶(CLH)作用下的先脱植基后脱镁的途径;另一种是叶绿素a脱镁后在脱镁叶绿素酶(PPH)作用下的脱植基途径。然而,小麦衰老过程中叶绿素降解通过哪种... 详细信息

叶绿素降解是衰老最明显的标志。目前报道的叶绿素降解有两种途径:一种是叶绿素a在叶绿素酶(CLH)作用下的先脱植基后脱镁的途径;另一种是叶绿素a脱镁后在脱镁叶绿素酶(PPH)作用下的脱植基途径。然而,小麦衰老过程中叶绿素降解通过哪种途径目前并不明晰。鉴于此,课题组先前克隆了PPH途径中调控脱镁叶绿素a脱植基形成脱镁叶绿酸a的脱镁叶绿素酶基因(TaPPH),通过候选基因关联分析发现该基因与千粒重密切相关。在此基础上,本研究利用CRISPR/Cas9技术编辑了该基因,结合自交和杂交技术创制并鉴定了TaPPH突变株系,分析了现有突变株系与野生型在衰老特征、光合生理特性和农艺性状上的差异;其次,分析了TaPPH敲除后叶绿素降解过程中相关基因的表达情况,为解析小麦叶绿素的降解特征提供信息。具体结果如下:1.基于TaPPH基因序列设计了2个靶点,成功获得94个T0代单株,通过RE-PCR方法鉴定及Sanger测序,进一步对自交后代即T1–T3代进行验证,成功地获得了3种单隐性纯合以及2种双隐性纯合TaPPH突变株系(aa BBDD、AAbb DD、AABBdd、aabb DD、AAbbdd);同时以这些突变体为亲本通过杂交和自交的方式创制出aa BBdd和aabbdd纯合TaPPH突变株系。这些突变植株的DNA均在PAM上游3-5 bp处发生碱基插入或缺失,导致其编码蛋白中终止密码子提前出现,引起翻译终止。根据预测的脱靶位置分析T2代植株,均未发现脱靶现象。2.在T2代突变株系中共发现10株无CRISPR/Cas9载体的植株,涉及aa BBDD、AAbb DD、AABBdd和aabb DD。3.在花后19-28 d,5种TaPPH突变株系aaBBDD、AAbbDD、AABBdd、aabbDD、AAbbdd的SPAD和GLAD下降趋势较野生型缓慢,各基因型达到最大衰老速率的时间(TMRS)在花后25 d左右,均显著迟于野生型,AAbb DD、aabb DD和AAbbdd的衰老终止时间显著迟于野生型,衰老延迟。4.在达到最大衰老速率时,aa BBDD、AAbbDD、AABBdd、aabbDD、AAbbdd 5种TaPPH突变株系的叶绿素光合荧光参数中Pn、Tr、Fv/Fm和Y(II)值均显著高于野生型,表明TaPPH敲除后提高了小麦旗叶的净光合速率,促进了叶片的光合作用,具有较高的光合电子传递效率,从而不同程度的延缓了叶片衰老。***突变株系中AAbbDD的穗粒数显著高于野生型;aa BBDD、AABBdd、aabb DD小麦的千粒重显著高于野生型;AAbbdd小麦的穗粒数、千粒重以及经济产量显著升高。6.敲除TaPPH后,TaPPH、TaSGR、TaPaO、TaRCCR等叶绿素降解相关基因在自然衰老、ABA和黑暗诱导衰老时的表达低于野生型;Ta CLH1在自然衰老和黑暗诱导衰老时表达量高于野生型;aa BBDD、aabb DD、AAbbdd的Ta CLH2基因在自然衰老、ABA和黑暗诱导衰老条件下表达均高于野生型,表明TaPPH敲除后,影响了叶绿素降解过程,推测CLH在小麦叶绿素降解途径中的脱植基过程起作用。

关键词：小麦 TaPPH 衰老 CRISPR/Cas9 叶绿素降解

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小麦脱植基相关基因在春性小麦叶片叶绿素降解过程中的作用分析

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作物杂志 2022年第2期 81-88页

作者：赵锴晋秀娟孙丽丽闫荣岳卢娟郭峰 Md Ashraful Islam 史雨刚孙黛珍山西农业大学农学院山西晋中030801

小麦叶片的衰老会导致产量的损失,而叶绿素降解是小麦叶片衰老的明显特征,分析小麦叶绿素降解过程中脱植基反应的相关基因叶绿素酶(TaCLH)和脱镁叶绿素水解酶(TaPPH)在春性小麦叶片衰老过程中的作用,为解析小麦叶绿素降解的分子机制提... 详细信息

小麦叶片的衰老会导致产量的损失,而叶绿素降解是小麦叶片衰老的明显特征,分析小麦叶绿素降解过程中脱植基反应的相关基因叶绿素酶(TaCLH)和脱镁叶绿素水解酶(TaPPH)在春性小麦叶片衰老过程中的作用,为解析小麦叶绿素降解的分子机制提供参考。以10个春性小麦品种为参试材料,对衰老过程中TaCLH和TaPPH的相对表达量进行测定,结合不同品种在开花后不同时期的相对叶绿素含量(SPAD)、功能绿叶面积(GLAD)和叶绿素荧光参数的变化规律,研究叶片衰老过程中TaCLH和TaPPH与SPAD、GLAD和叶绿素荧光参数的相关关系。结果表明,TaPPH的相对表达量与GLAD、SPAD及叶绿素荧光参数[ETR、Fv/Fm、Y(Ⅱ)]等生理指标之间存在极显著负相关关系,与TaCLH相对表达量存在极显著正相关关系,表明TaPPH在春小麦叶绿素降解过程的脱植基反应中起主要作用。

关键词：小麦叶绿素荧光参数 TaCLH Ta PPH 基因表达

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小麦脱镁叶绿酸a加氧酶基因家族鉴定及其响应衰老特征分析

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激光生物学报 2023年第1期32卷 43-54页

作者：闫荣岳郝辉芳晋秀娟郭峰许成杰汤小莎王曙光范华孙黛珍山西农业大学农学院太谷030801

脱镁叶绿酸a加氧酶(PaO)基因编码叶绿素降解过程中的关键酶。为了解小麦(Triticum aestivum L.)TaPaOs基因家族特征及其在衰老过程中发挥的作用,本试验利用已发布的小麦及其他物种的全基因组信息对TaPaOs家族成员的基因特性进行分析,并... 详细信息

脱镁叶绿酸a加氧酶(PaO)基因编码叶绿素降解过程中的关键酶。为了解小麦(Triticum aestivum L.)TaPaOs基因家族特征及其在衰老过程中发挥的作用,本试验利用已发布的小麦及其他物种的全基因组信息对TaPaOs家族成员的基因特性进行分析,并利用实时荧光定量PCR(qRT-RCR)技术初步分析其功能。结果表明:在小麦中共发现18个TaPaOs家族成员,分布在15条染色体上,其编码蛋白均具有亲水性,且大多数为不稳定蛋白,亚细胞定位预测均位于叶绿体中;18个TaPaOs家族成员启动子区包含大量响应元件,其中光响应元件(G-Box)和ABA响应元件(ABRE)最多。分析TaPaOs在不同组织中的表达模式发现,其家族成员表达模式为叶>茎>根,大多数家族成员在ABA诱导衰老、黑暗诱导衰老以及自然衰老时上调表达,尤其是TaPaO_(2)、TaPaO5及TaPaO6,可作为小麦衰老研究的重点关注基因。这些研究结果为进一步研究TaPaOs基因家族的功能奠定基础。

关键词：小麦 TaPaOs基因家族叶绿素表达模式分析衰老

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