短波长光质诱导津田芜菁花青素合成相关基因差异表达机制研究

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1、学位论文万方数据学校代码：10225学号：B13108短波长光质诱导津田芜菁花青素合成相关基因差异表达机制研究指导教师姓名：申请学位级别：论文提交日期：授予学位单位：王宇李玉花教授博士2013年3月东北林业大学学科专业：发育生物学论文答辩B期：2013年6月授予学位日期：答辩委员会主席：李景富论文评阅人：聋必栉景大学万方数据UniversityCode：10225RegisterCode：B13108DissertationfortheDegreeofDoctorDifferentGeneExpressionInducedbyShort--waveLengthLightQualit

2、iesinAnthocyaninBiosynthesisofBrassicaRapa‘Tsuda’Candidate：Supervisor：AssociateSupervisor：AcademicDegreeAppfiedfor：Speciality：DateofOralExamination：University：WangYuProf．LiYuhuaSaneyukiKawabataDoctorDevelopmentBiologyJune，2013NortheastForestry万方数据摘要短波长光质例如蓝光与紫外线是调节植物生长发育重要的环境因子之一。蓝光会影响植物的生长形态如

3、：向光性、叶绿体移动、气孔张开和花青素积累。高强度的紫外线会破坏植物体内的DNA、RNA和蛋白质，而低强度的紫外线会影响植物的生长形态变化、类黄酮类的合成和防御相关基因的表达。然而紫外线调控花青素的信号传递途径至今并未被阐明。本论文以花青素合成光敏感型的津田芜菁(Brassicarapa‘Tsuda’)为试材，进行了短波长光质诱导花青素合成特性的研究；CHS家族基因的克隆及短波长光质诱导下的表达特性分析；花青素合成相关R2R3类MYB因子的克隆及其他调节基因在短波长光质诱导下的表达特性分析：花青素合成关键调节因子BrPAPl和BrTT8与BrCHSI启动子区Unitl元件的相互作用

4、分析；不同短波长光质诱导下转录组学分析。得到以下主要结果：1津田芜菁在不同短波长光质诱导下花青素积累特性分析对蓝光、UV诅和UV-B及它们之间的复合光对津田芜菁幼苗下胚轴不同部位花青素的积累进行了分析。不同短波长光质诱导下花青素积累部位并不相同：(1)蓝光诱导花青素合成主要集中在下胚轴的上部；(2)UV-B诱导在上部和中部：(3)UV-A诱导在中下部。同时，蓝光+UV-B复合光的照射会产生增益效应，而其他光质的组合并没有这种现象。UV-A及蓝光+UV-B复合光可以诱导成熟津田芜菁膨大的肉质根表皮花青素积累。2CHS家族基因的克隆及短波长光质诱导下的表达特性分析利用Southern杂

5、交确认津田芜菁基因组中至少存在六个CHS基因拷贝，利用RT-PCR扩增获得BrCHS5和BrCHS6基因的全长克隆。加上本实验室前期工作中克隆获得的BrCHSl—4基因，在获得的六个CHS基因中，BrCHSl，4，5受光诱导表达，而其余三个没有光反应。BrCHSl，4，5特异地受Uv诅及蓝光+UV-B复合光诱导在津田芜菁幼苗下胚轴的中下部表达，这与色素积累的部位保持一致。其中BrCHS5的表达量随光照时间延长及光照强度增加而线性积累，而BrCHS4受蓝光+UV-B诱导表达量最高。相反的，BrCHS基因在蓝光诱导下仅在下胚轴上部微弱表达。同时CHS与DFR基因在成熟津田芜菁中的光诱导

6、表达特性与花青素积累特性类似。3花青素合成相关R2R3类MYB因子的克隆及其他调节基因在短波长光质诱导下的表达特性分析利用PCR克隆获得6个可能参与花青素合成R2R3类MYB基因，实时荧光定量PCR结果表明：无论在滓田芜菁幼苗还是成熟的肉质根表皮PAPl基因的表达均受光调控，且表达特性与花青素积累特性类似。同时MYB4，MYBl2和MYBlll基因在不同短波长光质诱导下在幼苗下胚轴不同部位表达模式具有特异性。BrTT8也受光诱导，表达万方数据摘要量相对较低，表明其可能作为一个辅助因子参与花青素的合成。4花青素合成关键调节因子BrPAPl和BrTT8与BrCHSl启动子区Unitl元

7、件的相互作用分析通过PCR克隆获得BrCHS4和BrCHS5基因启动子序列，加上本实验室前期工作中克隆获得的BrCHSl基因启动子，利用生物信息学的方法分析得到BrCHSl，4，5启动子区由ACE、RRE和MRE光反应元件组成的顺式作用元件CHS—Unitl。通过酵母单杂交实验证明，津田芜菁BrPAPl、BrTT8和BrHY5因子可以与BrCHSl启动子区CHS—Unitl元件发生特异性的相互作用。5不同短波长光质诱导下的转录组学分析利用RNA．seq技术分析了不同短