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： 夜间低温提高甘蓝型油菜种子含油量的分子机制研究
书目信息 机读格式(MARC)
| ISBN/价格： | CNY40.00 (估\呈缴)学位论文 |
|---|---|
| 作品语种： | chi |
| 出版国别： | CN 530000 |
| 题名责任者项： | 夜间低温提高甘蓝型油菜种子含油量的分子机制研究/.米超著/.林良斌指导 |
| 出版发行项： | 2023.5.29 |
| 载体形态项： | 122页:;+图表:;+30cm |
| 一般附注： | 农学与生物技术学院, 学号2020110024 |
| 提要文摘： | 甘蓝型油菜（Brassica napus, 2n=38）是十字花科芸薹属油料作物，是食用植物油的重要来源之一，也是中国第一大栽培油料作物。菜籽油占国内自产食用油总量的22%左右，然而主要的食用油依然以进口据多，占总量的60%。单纯依赖进口是满足不了食用油需求的。栽培上可通过扩大种植面积和提高单位面积产油量两个途径解决此问题。油菜油脂积累受遗传与环境因素（温度、光照、纬度、海拔等）共同决定。成熟阶段温度起着重要作用。课题组前期研究了同一地方不同海拔对油菜种子含油量的影响，结果表明随着海拔的升高油菜种子含油量和芥酸含量也随之增加，这说明夜间低温影响了油菜种子含油量和芥酸含量。但关于夜间低温影响油菜种子含油量和芥酸含量的分子机制研究未见报道。为此，本研究选用含油量温度敏感型不同的油菜品系（DH0815，strong temperature-sensitive line，STSL；DH0729，weak temperature-sensitive line，WTSL）为材料，为了排除其他环境因子的影响，采用盆栽于抽薹时在日光精密温度控制室进行温度处理，白天温度均为20 ℃，夜间温度分别为18 ℃、16 ℃、13 ℃、10 ℃，于23：00时取开花后27 d、35 d和43 d的角果皮和种子进行呼吸作用及相关酶活性、糖含量、含油量等测定以及中长链脂肪酸代谢组和转录组分析，获得以下主要研究结果。这些结果初步揭示了夜间低温影响甘蓝型油菜种子含油量及芥酸含量的分子机制，为油菜含油量育种及栽培提供理论依据。 1.不同夜间温度处理下STSL的成熟种子含油量及芥酸含量随夜间温度的降低显著增加，但WTSL的变化不显著；不同夜间温度处理下STSL和WTSL的光合作用均无显著差异，但STSL的夜间呼吸作用随着夜间温度降低而显著下降，而WTSL的变化不显著。鉴于油菜适宜生长温度和夜间低温下生育期变化选取18 ℃（CK）和13 ℃（low nighttime temperature，LNT）作为后续研究的温度处理。并对LNT和CK处理下35 DAF和43 DAF的WTSL和STSL种子中长链脂肪酸含量进行靶标代谢组分析，6种主要脂肪酸占总脂肪酸含量的91%以上，LNT处理下STSL种子中芥酸含量显著提高，LNT处理的芥酸含量分别为8.58%（35 DAF）和11.90%（43 DAF），CK处理分别为1.53%和3.50%，而其他脂肪酸含量和WTSL种子中芥酸含量变化不显著。 2. LNT相比CK，WTSL和STSL角果皮的1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（Rubisco）的酶活性变化不大，但其丙酮酸脱氢酶（PDH）和苹果酸脱氢酶（MDH）酶活性均显著下降，而STSL的下降程度明显要大于WTSL；LNT相比CK，白天角果皮和种子的葡萄糖、蔗糖、淀粉及可溶性糖的含量无显著差异，但夜间的显著性增加，并且STSL的糖含量的增加程度大于WTSL，这说明了STSL有更高糖水平为油脂累积提供物质和能量。 3. 对27 DAF、35 DAF、43 DAF的WTSL和STSL角果皮及种子进行转录组分析，在STSL角果皮中共获得LNT与CK间显著差异表达的基因（DEGs）11个，其中下调表达基4个（2个DEGs与糖酵解有关、2个DEGs与ATP降解）、上调表达基因7个（1个DEG与蔗糖合成相关、1个DEG与蔗糖转运有关和5个DEGs是调控糖合成相关基因表达的转录因子）。并且在35 DAF、43 DAF的WTSL角果皮中DEGs表达趋势与STSL的一致，但差异不显著。在STSL种子中共获得LNT与CK间显著差异表达基因38个，其中上调表达基因25个（1个DEG与蔗糖转运有关、4个DEGs与糖酵解有关、7个DEGs与脂肪酸合成有关、6个DEGs与TAG合成有关、1个DEG与油体蛋白形成有关、6个DEGs是正调控油脂积累相关基因表达的转录因子）、下调表达基因13个（5个DEGs与TCA循环有关、6个DEGs与磷酸戊糖途径有关、2个DEGs是与负调控油脂合成相关基因表达的转录因子），并且在35 DAF、43 DAF的WTSL种子中DEGs表达趋势与STSL的一致，但差异不显著。 4.克隆并分析了FBA2（LOC106358261）、HAD（LOC106405446）、KCS10（LOC106368911）、HB1（LOC106430193）和DOF4（LOC106439593）启动子元件，发现STSL的这些基因启动子与WTSL的存在低温应答（low-temperature responsiveness，LTR）元件数目差异和碱基序列差异，这可能导致WTSL的这些基因表达的低温应答能力降低或丧失。 5.WTSL和STSL中KCS10的CDS序列分析表明其存在碱基突变，但并不影响其蛋白质结构及功能；从STSL中克隆了KCS10基因的启动子，并构建其GUS报告载体进行烟草叶片转化的瞬时表达研究，结果表明不同温度处理2 h后，13 ℃处理的GUS基因表达量显著高于18 ℃的，说明了KCS10启动子的LTR元件具有低温应答功能，初步揭示了具有LTR元件的含油量相关基因的表达受夜间低温调控，从而影响种子含油量及芥酸含量。 上述结果说明了夜间低温可促进种子中糖酵解和油脂合成相关基因及其转录因子的表达、降低角果皮和种子中呼吸作用相关基因及角果皮中糖酵解相关基因的表达，由此提高了油脂合成的底物和能量水平及其速率，从而导致油菜种子含油量和芥酸含量的提高。 |
| 并列题名： | Study on the molecular mechanism of the improvement of oil content in Brassica napus seed under low nighttime temperature eng |
| 题名主题： | 甘蓝型油菜 夜间低温 含油量 芥酸 差异表达基因 LTR元件 学位论文 |
| 中图分类： | S565.4-533 |
| 个人名称等同： | 米超 著 |
| 个人名称次要： | 林良斌 指导 |
| 团体名称等同： | 云南农业大学 授予 |
| 记录来源： | CN YNAUL 20240301 |