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作者：王树彬福建农林大学

学位级别：硕士

番茄(Solanum lycopersicum L.)属于茄科番茄属的作物,是世界范围内广泛种植的蔬菜。番茄在生长过程中极易受到烟粉虱的侵害,但是大量药剂的使用容易使烟粉虱抗药性增强,导致用药效率低下,同时杀伤大量天敌,造成环境污染和农药残留的现... 详细信息

番茄(Solanum lycopersicum L.)属于茄科番茄属的作物,是世界范围内广泛种植的蔬菜。番茄在生长过程中极易受到烟粉虱的侵害,但是大量药剂的使用容易使烟粉虱抗药性增强,导致用药效率低下,同时杀伤大量天敌,造成环境污染和农药残留的现象出现。目前关于烟粉虱的绿色防控已成为番茄生产上的热点之一。利用植株自身的防御机制是更为经济有效和环保的方法。番茄含有多种挥发物,在果实风味、植物防御、抵御病菌侵染中扮演了重要角色。同时挥发物作为信号因子对植株挥发物及植食性昆虫之间进行响应。所以植物挥发性物质在植物直接和间接防御中发挥重要作用。本研究以‘Micro Tom’番茄为材料,使用顶空固相微萃取(H S-SPME)结合气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对不同叶龄的番茄叶片挥发物进行测定。发现萜类挥发物中的石竹烯在植物的防御体系中具有十分重要的作用,因此,不同浓度外源石竹烯处理番茄叶片来进一步明晰其对于番茄叶片挥发物的响应机理,使用Y型嗅觉仪对外源石竹烯处理过的番茄植株选择行为研究,探究石竹烯对番茄挥发物以及有害昆虫烟粉虱选择行为的影响。同时通过RT-q PCR测定番茄萜类代谢途径在受到石竹烯处理后的调控机理,明晰挥发物作为信号分子对于番茄萜类合成途径的响应机理,并筛选出萜类合成酶差异基因SlTPS5、SlTPS9和SlTPS12,进行分子克隆及相关功能预测。研究结果如下:1.不同生长阶段番茄叶片挥发物的差异由于不同生长阶段的番茄在抗虫性上具有显著的差异,针对其挥发物对自身的防御机制的介导,通过对不同叶龄的番茄叶片挥发物测定,其组分和含量存在差异,在二叶期、六叶期、十叶期分别鉴定出19种、25种、33种挥发物,同时挥发物总含量随着生长阶段逐渐增加,其含量分别为90.85μg/g·FW、117.23μg/g·FW和142.95μg/g·F W。其中萜类挥发物的种类和含量在番茄不同生长阶段中的差异最为显著。在二叶期中仅有5种萜类挥发物,其含量仅占总挥发物含量的1.4%,六叶期中萜类挥发物增加到11种,其含量占总挥发物的6.8%,而十叶期中萜类挥发物增加到17种,其含量显著增加,占到总挥发物的16.09%。在番茄的不同生长阶段中,萜类挥发物中的石竹烯差异最高,在二叶期中石竹烯的含量仅有0.4μg/g·FW,而在十叶期中其含量显著提高,达到4.6μg/g·FW。说明石竹烯在番茄生长阶段中受到了明显的积累,推测石竹烯可能与番茄的防御机制具有一定的相关性。2.不同浓度石竹烯对番茄挥发物的影响为了明晰石竹烯对于番茄防御机制的相关性,通过对不同浓度石竹烯处理的番茄叶片挥发物进行测定,结果表明,番茄叶片在经过石竹烯处理后其挥发物组分和含量存在差异,5μmol/L的外源石竹烯处理番茄叶片中3-蒈烯、D-柠檬烯、β-蛇麻烯以及反-2-已烯醛含量显著升高,25μmol/L处理组的α-水芹烯、α-蒎烯、γ-萜烯、石竹烯、蛇麻烯含量达到最高,50μmol/L、100μmol/L高浓度石竹烯处理条件下大部分的萜类挥发物含量均有下降;此外,番茄叶片挥发物的释放与外源石竹烯的处理时间存在一定的相关性,其中番茄叶片萜类挥发物的总含量和倍半萜挥发物的含量随着处理时间的增加呈先上升后下降的趋势,在浓度为25μmol/L的石竹烯处理12 h下,番茄的萜类挥发物变化显著,其中作为单萜类挥发物的α-水芹烯和倍半萜类的石竹烯和的含量显著提升,说明使用外源石竹烯浓度可以增加番茄叶片萜类挥发物的含量。同时本研究将外源石竹烯处理后的番茄植株对其进行烟粉虱Y型管选择试验,结果发现番茄在使用25μmol/L外源石竹烯浓度处理12 h下对烟粉虱的趋避性最强,对烟粉虱的趋避率达到55%,说明25μmol/L外源石竹烯浓度处理12 h后,对于番茄自身防御机制的诱导最为明显。3.外施石竹烯处理番茄萜类叶片挥发物合成途径的影响番茄叶片在经过外源石竹烯处理后,其单萜和倍半萜含量受到了显著的正调控,MEP途径和MVA途径分别是单萜类挥发物和倍半萜挥发物中主要的合成途径。为了进一步明晰外源石竹烯对于番茄萜类挥发物的调控机理,本研究对萜类代谢途径进行RT-q PCR测定,结果表明对不同浓度石竹烯处理的番茄叶片,与萜类合成相关的MEP途径和MVA途径在石竹烯的诱导下均受到显著的调控。在浓度为25μmol/L的外源石竹烯处理下,MEP途径中的DXS、CMK、NDPS和TPS5上调,其中TPS5的相对表达量为4.56显著高于其它处理组;而在MVA途径中,HMGS、FPS、TPS9和TPS12的相对表达量高于其它处理,其中TPS9、TPS12的相对表达量为3.24、5.76,说明外源石竹烯在浓度为25μmol/L时能够显著诱导番茄萜类合成途径的基因表达。4.番茄SlTPS5、SlTPS9和SlTPS12基因克隆

关键词：番茄石竹烯萜类挥发物萜类合成途径萜类合成酶

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苹果MdAFS叶绿体定位表达对拟南芥萜类挥发物的影响

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园艺学报 2018年第2期45卷 217-228页

作者：王茹茹张婷婷刘宇吕东梅张元湖山东农业大学生命科学学院作物生物学国家重点实验室山东泰安271018

以‘青香蕉’苹果(Malus×domestica‘White Winter Pearmain’)α–法尼烯合酶基因(MdAFS)为目标基因,构建叶绿体定位的植物过表达载体,并通过农杆菌介导遗传转化拟南芥,获得使MdAFS在叶绿体中过表达的拟南芥转基因株系。将pBI122-rbcS... 详细信息

以‘青香蕉’苹果(Malus×domestica‘White Winter Pearmain’)α–法尼烯合酶基因(MdAFS)为目标基因,构建叶绿体定位的植物过表达载体,并通过农杆菌介导遗传转化拟南芥,获得使MdAFS在叶绿体中过表达的拟南芥转基因株系。将pBI122-rbcS1-pla-MdAFS-GFP表达载体瞬时表达本氏烟,分析表明叶绿体定位肽能成功将MdAFS蛋白定位到叶绿体中。定量测定莲座期和盛花期拟南芥光合色素,结果显示,转基因拟南芥叶绿素和类胡萝卜素含量较野生型显著增加。qRT-PCR分析萜类代谢相关基因转录表达水平表明,尤其在盛花期,过表达MdAFS能显著影响萜类代谢基因表达上调。应用静态顶空固相微萃取法收集拟南芥挥发物并结合GC–MS分析鉴定萜类挥发物成分,转基因拟南芥中萜类挥发物含量和种类明显增加。这些结果表明,过表达MdAFS能显著影响萜类代谢流的重新定向,增加萜类代谢挥发物。叶绿体是萜类代谢工程一个理想的亚细胞空间。

关键词：苹果拟南芥 AFS 叶绿体定位萜类代谢萜类挥发物

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基于GC-MS的福建柏萜类挥发物及其器官差异分析

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福建农林大学学报（自然科学版） 2021年第2期50卷 216-222页

作者：周成城黄霞谢德金杨德明荣俊冬何天友郑郁善福建农林大学园林学院福建农林大学林学院福建福州350002

为探究福建柏萜类挥发物成分组成及其在不同器官间的差异,采用气相色谱—质谱联用(GC-MS)技术,对福建柏鳞叶、树皮、根进行分析鉴定,结果表明:共检测出45种萜类挥发物,分成五大类,包括10种单萜烯、10种单萜类衍生物、17种倍半萜、6种倍... 详细信息

为探究福建柏萜类挥发物成分组成及其在不同器官间的差异,采用气相色谱—质谱联用(GC-MS)技术,对福建柏鳞叶、树皮、根进行分析鉴定,结果表明:共检测出45种萜类挥发物,分成五大类,包括10种单萜烯、10种单萜类衍生物、17种倍半萜、6种倍半萜类衍生物、2种二萜类衍生物;其中α-蒎烯、γ-杜松烯、δ-杜松烯、长叶烯、顺式菖蒲烯和柠檬烯是福建柏萜类挥发物中的主要物质,在福建柏树皮中萜类挥发物的总量多、种类丰富.器官间差异萜类挥发物的分析结果显示,柠檬烯、β-蒎烯、长叶烯、α-蒎烯和双环水芹烯这5种物质在福建柏不同器官间的差异较大且含量较高,对进一步分析福建柏萜类物质的合成与转运机制具有重要意义.

关键词：福建柏萜类挥发物气相色谱—质谱联用(GC-MS) 器官差异

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柑橘果实萜类色素和挥发物生物合成研究进展

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江苏农业科学 2021年第12期49卷 20-28页

作者：李春秀李勋兰孙海艳梁国鲁向素琼韩国辉西南大学园艺园林学院重庆400716 重庆市农业科学院果树研究所重庆401329

柑橘果实的色泽和香气品质主要由果实中的萜类色素和挥发物的种类和含量决定。2-C-甲基-D-赤藓醇-4-磷酸(MEP)和甲羟戊酸(MVA)途径合成共同前体异戊烯焦磷酸和二甲基丙烯焦磷酸,经八氢番茄红素合成酶和萜类合成酶的作用分别进入萜类色... 详细信息

柑橘果实的色泽和香气品质主要由果实中的萜类色素和挥发物的种类和含量决定。2-C-甲基-D-赤藓醇-4-磷酸(MEP)和甲羟戊酸(MVA)途径合成共同前体异戊烯焦磷酸和二甲基丙烯焦磷酸,经八氢番茄红素合成酶和萜类合成酶的作用分别进入萜类色素和挥发物的合成代谢。本文介绍了柑橘果实萜类色素的组成及呈色特点、萜类挥发物的组成及香气特点,综述了萜类色素和挥发物的生物合成途径及关键基因、主要的转录调控因子和环境调控因子的研究现状,对该领域未来的研究方向提出了展望,为改善柑橘果实色泽和香气品质提供了参考。

关键词：柑橘果实类胡萝卜素萜类挥发物萜类色素

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榕属植物特定挥发物决定榕管蓟马的寄主选择行为

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植物生态学报 2023年第7期47卷 954-966页

作者：黄鹏林勇文张杰姚锦爱余德亿福建省作物有害生物监测与治理重点实验室福建省农业科学院植物保护研究所福建省作物有害生物绿色防控工程研究中心福州350013 漳州职业技术学院福建漳州363000

榕管蓟马(Gynaikothripsuzeli)是榕属(Ficus)植物上的一种重要检疫性害虫,为明确该昆虫对榕属植物的选择行为及决定这种行为的关键因素,该研究通过昆虫行为测试,分析该昆虫对3种不同盆栽榕树(Ficusspp.)挥发物的行为反应及其与挥发物相... 详细信息

榕管蓟马(Gynaikothripsuzeli)是榕属(Ficus)植物上的一种重要检疫性害虫,为明确该昆虫对榕属植物的选择行为及决定这种行为的关键因素,该研究通过昆虫行为测试,分析该昆虫对3种不同盆栽榕树(Ficusspp.)挥发物的行为反应及其与挥发物相对含量的相关性,筛选并验证决定选择行为的挥发物成分,结合相关基因表达量,推断合成这些特定挥发物的关键基因,为寻找绿色、有效和持久的防控措施提供依据。结果表明,榕管蓟马对3种盆栽榕树挥发物的趋向性以垂叶榕(***)最强,人参榕(***)其次,印度榕(***)最弱;这种行为反应与挥发物中β-环柠檬醛、β-马榄烯、β-古巴烯的相对含量呈显著正相关关系,与反-α-香柑油烯的相对含量呈显著负相关关系;3种盆栽榕树中,β-环柠檬醛的相对含量与基因Fm.09G0004550(CCD4)的表达量呈显著正相关关系,β-马榄烯的相对含量与基因***1857(STPS)、***6827(VIT_19s0014g04930)的表达量呈显著正相关关系,β-古巴烯的相对含量与基因Fm.11G0000860(LUP2)、***1857(STPS)的表达量呈显著正相关关系,反-α-香柑油烯的相对含量与基因Fm.13G0003820(LUS1)、***489(GgbAS1)的表达量呈显著正相关关系。综上,榕属植物上决定榕管蓟马行为反应的特定挥发物主要为β-环柠檬醛、β-马榄烯、β-古巴烯和反-α-香柑油烯,这4种萜类挥发物合成可能主要与6个萜烯合成酶基因Fm.09G0004550、Fm.11G0000860、***1857、***6827、Fm.13G0003820和***489有关。

关键词：榕属萜类挥发物榕管蓟马行为反应萜烯合成酶基因

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松果梢斑螟成虫的寄主选择

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林业科学 2009年第2期45卷 75-81页

作者：李新岗杨立军刘拉平刘惠霞西北农林科技大学林学院杨凌712100 西北农林科技大学测试中心杨凌712100 西北农林科技大学植物保护学院杨凌712100

在松果梢斑螟成虫产卵期,采用顶空吸附法和GC-MS分析,研究虫害后油松球果萜类挥发物成分的变化。油松虫害球果(枝)单萜挥发物的释放呈现昼夜节律,并且特异性挥发组分为1R-(+)-α-蒎烯、β-香叶烯和D-柠檬烯。梢斑螟成虫为夜出性害虫,因... 详细信息

在松果梢斑螟成虫产卵期,采用顶空吸附法和GC-MS分析,研究虫害后油松球果萜类挥发物成分的变化。油松虫害球果(枝)单萜挥发物的释放呈现昼夜节律,并且特异性挥发组分为1R-(+)-α-蒎烯、β-香叶烯和D-柠檬烯。梢斑螟成虫为夜出性害虫,因此产卵期晚上的球果(枝)挥发物更有意义。油松和华山松球果的触角电位(EAG)测试表明:虫害球果与健康球果相比,梢斑螟(雌雄蛾)对油松虫害球果的EAG反应更明显;而对华山松虫害球果和健康球果的EAG反应差异不明显。Y-型嗅觉仪的趋向试验表明:雌成虫的寄主选择性明显高于雄虫,油松球果提取液的引诱作用高于华山松球果,而当年生针叶提取液、虫害球果及其提取液挥发物对雌成虫的引诱作用均高于健康球果;挥发物标准品测试显示,1R-(+)-α-蒎烯、β-香叶烯和D-柠檬烯组合具有明显的引诱作用。虫害油松球果及其提取液可显著刺激雌成虫产卵,表明油松虫害球果提取液组分中存在着雌成虫的产卵刺激物;华山松球果提取液的存在明显抑制了雌虫在油松虫害球果提取液滤纸上的产卵,表明华山松球果提取液中可能有产卵拒避剂。

关键词：松果梢斑螟寄主选择产卵选择虫害球果萜类挥发物

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MdAFS细胞质和叶绿体定位表达对植物萜类代谢物的影响

MdAFS细胞质和叶绿体定位表达对植物萜类代谢物的影响

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作者：王茹茹山东农业大学

学位级别：硕士

萜类代谢化合物对固着生活的植物扮演者重要的作用,它包括初生代谢产物和次生代谢产物。由于萜类代谢种类繁多,功能多样,对萜类代谢的研究显得尤为重要。苹果α-法尼烯合酶(Md AFS)是α-法尼烯代谢途径的终端酶,直接决定α-法尼烯的产生... 详细信息

萜类代谢化合物对固着生活的植物扮演者重要的作用,它包括初生代谢产物和次生代谢产物。由于萜类代谢种类繁多,功能多样,对萜类代谢的研究显得尤为重要。苹果α-法尼烯合酶(Md AFS)是α-法尼烯代谢途径的终端酶,直接决定α-法尼烯的产生。Md AFS不仅具有α-法尼烯合酶特性,还具有异戊二烯转移酶和单萜合酶特性,它能利用FPP合成α/β-法尼烯,利用GPP合成芳樟醇、β-罗勒烯,β-月桂烯;利用GPP和IPP合成α-法尼烯。本研究通过构建苹果α-法尼烯合酶融合表达载体,将苹果α-法尼烯合酶基因在拟南芥细胞质和叶绿体中过表达,以研究外源导入α-法尼烯合酶对转基因拟南芥萜类代谢的调控及挥发物产物释放的影响。主要结果如下:(1)分别从杭白菊叶片、拟南芥叶片和青香蕉苹果果皮中克隆Rubisco小亚基基因启动子(rbc S1)、叶绿体信号肽(pla)和苹果α-法尼烯合酶基因(Md AFS)构建表达载体p BI122-GFP和p BI122-rbc S1-pla-Md AFS-GFP,瞬时转化本生烟,结果证明pla能够将Md AFS蛋白正确定位于叶绿体中,同时也证明rbc S1启动子能够驱动基因的表达。(2)构建Md AFS细胞质和叶绿体真核表达载体,由农杆菌介导法转化拟南芥,并用PCR和q RT-PCR检测转基因植株,结果证实成功获得了细胞质和叶绿体定位的转基因拟南芥植株。(3)分析ABA(100μM/L)、SA(500μM/L)、ETH(50mg/L)、Me JA(100μM/L)MV(100μM/L)、高温(45℃)、强光(1200μmol/m2/s)和低温(4℃)对Md AFS转录表达水平的诱导,结果表明Md AFS基因的表达受到多种因素的诱导。(4)胞质定位和叶绿体定位转基因拟南芥,在不同生长发育时期叶绿素和类胡萝卜素含量均高于野生型,尤其是盛花期的叶绿素a和类胡箩卜素的含量增加的更为显著。(5)胞质定位转基因株系在莲座期,除At IPI2和At DXS表达上调外,其他被检测的萜类代谢途径的基因均无明显差异,在盛花期时,At AACT2、At IPI1、At HMGR1和At DXS等多个基因相对于野生型均上调表达。莲座期时,叶绿体定位转基因株系的At HMGR1和At DXS表达上调;而盛花期,At IPI1、At IPI2、At HMGR2、At DXR和At DXS表达明显上调。这些结果表明过表达Md AFS影响了拟南芥萜类代谢基因的表达。(6)分别检测转基因和野生型拟南芥叶片和花的挥发物,叶片中的萜类挥发物检测结果表明转基因拟南芥相对于野生型拟南芥产生了D-柠檬烯和香叶基丙酮两种新萜类挥发物;花中的萜类挥发物检测结果表明转基因株系比野生型挥发物明显增加,在f1和P3植株中检测到α-法尼烯((E,E)-α-farnesene),在f6和P4植株中检测到了法尼醇(farnesol),在P2植株中检测到了β-法尼烯((Z,Z)-β-farnesene),在f4,f6和P4均检测到了芳樟醇(linalool)。(7)测定转基因和野生型拟南芥叶片中游离态和结合态的甾醇及花中结合态的甾醇含量,结果表明转基因植物甾醇含量比野生型拟南芥甾醇含量低。(8)与野生型拟南芥相比,转基因拟南芥在氧化胁迫后失绿萎蔫程度较轻,积累的活性氧更少,抗氧化酶维持较高的酶活,膜稳定性更高。表明过表达Md AFS能提高植物的抗氧化胁迫能力。

关键词：青香蕉苹果拟南芥 MdAFS基因萜类代谢萜类挥发物

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