bck

收藏本站

西瓜果肉颜色关键基因的克隆和功能分析

【摘要】:西瓜(Citrullus lanatus L.)是一种世界性瓜类蔬菜作物,因富含类胡萝卜素而具有丰富瓤色,且味甜多汁、食用方便,深受广大消费者喜爱,具有重要经济价值。不同西瓜品种果实中类胡萝卜素组成和含量的多样性导致果肉呈现不同瓤色。本研究通过研究类胡萝卜素代谢途径基因及其编码蛋白的功能,探讨西瓜果肉颜色形成遗传育种机理,为西瓜瓤色分子遗传育种提供理论基础。研究前期以红色果肉西瓜LSW-177与浅黄色果肉西瓜Cream of Saskatchewan(简称为“COS”)为亲本材料,进行遗传连锁和QTL分析,确定番茄红素β-环化酶(LCYB)基因是决定西瓜果肉红与非红的关键基因。在类胡萝卜素代谢途径中,番茄红素β-环化酶是将番茄红素环化为β-胡萝卜素的关键酶,该酶的活性与西瓜果肉颜色形成密切相关。研究发现,该基因以单拷贝的形式存在于西瓜基因组中。本研究分别从LSW-177和COS材料中克隆得到西瓜番茄红素β-环化酶基因Cllcyb-177和Cllcyb-cos,序列分析显示这两个基因存在三个核苷酸差异,导致编码的蛋白质序列中226(Phe/Val)和435(Lys/Asn)发生变异。生物信息学分析显示在高等植物中LCYB蛋白226位置氨基酸高度保守,均为Phe。利用类胡萝卜素工程菌的颜色互补试验和高效液相色谱(HPLC)对两个LCYB基因编码的酶活性进行鉴定,结果表明在原核表达系统中Cllcyb-177和Cllcyb-cos蛋白都具有生物活性,能够高效地将番茄红素环化为β-胡萝卜素,且无显著差异;对Cllcyb蛋白序列中部分氨基酸进行点突变,其酶活力发生显著变化,具体表现为:Cllcyb蛋白序列中Ala168突变为Glu168会导致蛋白丧失环化酶活力;Cllcyb蛋白序列中Phe190-Ile208突变为Leu190-Phe208时,同样会导致Cllcyb蛋白丧失环化酶活力,而将Cllcyb蛋白序列中突变为Leu190-Phe208后,Phe226会使得Cllcyb蛋白环化能力恢复80%;Cllcyb蛋白序列中Pro349-Thr376突变为Ser349-Aln376会使得Cllcyb蛋白的环化能力丧失70%。这为研究氨基酸位点对于西瓜LCYB酶功能的影响提供了基础,同时为通过改变LCYB酶活性以达到改良西瓜果实中番茄红素和β-胡萝卜素含量提供了新的思路。番茄红素环化酶LCYB和LCYE共同作用可以将番茄红素环化为α-胡萝卜素。利用类胡萝卜素工程菌的颜色互补试验和高效液相色谱(HPLC)对西瓜番茄红素环化酶另一个成员LCYE功能进行鉴定。结果表明:转基因菌株菌体颜色未发生改变,在原核表达系统中Cllcye酶活性较弱,仅能将微量的番茄红素环化为δ-胡萝卜素。通过染色体步移技术分别克隆得到西瓜材料LSW-177中番茄红素环化酶Cllcyb基因启动子1,775 bp和COS材料Cllcyb基因启动子1,644 bp。比对结果显示,两份材料的Cllcyb基因启动子仅有部分序列(-895~+1)完全相同;Plant CARE软件分析表明,这两个启动子序列均含有TATA-box、CAAT-box等启动子核心元件,同时含有光响应、昼夜节律、茉莉酸甲酯及赤霉素元件等应答元件;同时,在LSW-177材料的Cllcyb基因启动子区域发现特有的AT-rich元件,而COS材料的Cllcyb基因启动子则为水杨酸响应元件TCA-element。为进一步研究两份材料Cllcyb基因启动子活性,分别构建了LSW-177材料Cllcyb基因启动子全长、COS材料Cllcyb基因启动子全长、Cllcyb基因启动子共有序列以及COS材料Cllcyb基因启动子5'缺失片段,驱动GUS基因的植物表达载体P177、Pcos、P3、C1和C2。瞬时转化烟草叶片发现,C1、C2、Pcos均有启动子活性且Pcos活性强于C1和C2,但P177和P3几乎不能驱动GUS基因表达。结合启动子活性试验结果以及Cllcyb基因在LSW-177和COS西瓜果实发育中表达结果,我们推测Cllcyb基因在红色西瓜LSW-177和浅黄色西瓜COS果肉中参与不同调控网络。研究显示,多个关键基因参与植物类胡萝卜素代谢途径。我们利用葫芦科基因组数据库信息分别从西瓜材料LSW-177和COS中克隆得到八氢番茄红素合成酶基因(Cl PSY1、Cl PSY2和Cl PSY3)、ξ-胡萝卜素脱氢酶基因(Cl ZDS)、类胡萝卜素异构酶基因(Cl CRTISO-1和Cl CRTISO-2)和9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶基因(Cl NCED1、Cl NCED2和Cl NCED3)以及与类胡萝卜素质体储存相关基因Cl OR(富含半胱氨酸的锌指结构域蛋白基因)。序列分析显示COS材料中Cl PSY1基因编码区缺失23nt,导致移码突变,不能编码连续完整蛋白质,Cl PSY2在LSW-177和COS材料中存在一个核苷酸变异,导致一个氨基酸变异,而两份材料Cl PSY3基因编码区序列一致。在LSW-177和COS材料中扩增得到一个新的Cl ZDS转录本(比参考序列多了一个外显子),两份材料Cl ZDS基因编码区发现6个核苷酸变异,导致其编码的蛋白质序列中3个氨基酸位点发生改变。在LSW-177和COS材料中扩增得到两个新的Cl CRTISO转录本Cl CRTISO-1和Cl CRTISO-2,其中Cl CRTISO-1为1,402 bp,编码466个氨基酸(+2),5’端序列不完整;Cl CRTISO-2为1,746 bp,不能够编码完整蛋白质。在西瓜LSW-177和COS材料中,克隆得到Cl NCED1基因编码区中发现3个单核苷酸变异,导致编码的605个氨基酸中2个氨基酸位点突变;Cl NCED2基因编码区存在8个核苷酸变异,导致5个氨基酸位点发生突变;Cl NCED3基因编码区仅有一个核苷酸变异,导致其编码的蛋白质序列中存在一个氨基酸突变。在西瓜LSW-177和COS材料中克隆得到一个新的Cl OR基因转录本(与参考序列相比缺少8号外显子),两份材料的Cl OR基因非常相似,仅一个核苷酸888(C/T)突变,不导致氨基酸变异。保守结构域分析表明这些基因编码的蛋白质均为典型类胡萝卜素家代谢途径蛋白,在植物中高度保守。

下载App查看全文

(如何获取全文? 欢迎:、、)

支持CAJ、PDF文件格式


【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张美枝;;西瓜中番茄红素的研究进展及应用前景[J];内蒙古农业科技;2010年02期
2 王心喜;西瓜的药用[J];今日科技;1998年07期
3 ;西瓜冷藏后营养价值低[J];少年读者;2009年06期
4 闫唯;刘钰华;李佳;郝丽琴;赵二劳;;西瓜中番茄红素提取技术研究进展[J];山东化工;2016年19期
5 ;吃冰镇西瓜的四大坏处[J];家庭医学(下半月);2016年04期
6 王志强;刘声锋;李程;郭守金;田梅;黄莉;;西瓜果实中番茄红素的研究进展[J];中国农学通报;2010年19期
7 唐克;;美国培育出低糖西瓜[J];农村新技术;2009年03期
8 李淑梅;杨帆;董彩霞;;西瓜中番茄红素的提取工艺[J];光谱实验室;2009年02期
9 ;冰镇西瓜有四大坏处[J];质量探索;2009年08期
10 沃土;盛夏炎炎话西瓜[J];中国果菜;2005年04期
11 ;西瓜的贮藏与保鲜[J];农村实用技术与信息;2002年07期
12 刘小刚;西瓜的贮藏与保鲜[J];中国农技推广;2002年02期
13 连仁旺;;西瓜的加工和利用[J];现代农业;1990年08期
14 孙立华;;趋利避害吃西瓜[J];家庭医学;2013年08期
15 ;西瓜不宜冷藏[J];家庭科技;2010年05期
16 王心喜;;吃西瓜 说西瓜[J];健康博览;1999年07期
17 周东生;;西瓜的药用功效[J];健康人;1996年04期
18 袁平丽;刘文革;李智;赵胜杰;路绪强;何楠;;两种生态条件下西瓜果实番茄红素含量比较[J];中国瓜菜;2017年07期
19 杜丹瑶;;西瓜中番茄红素的研究现状及应用展望[J];农家参谋;2017年10期
20 ;糖友如何放心吃西瓜[J];人人健康;2015年13期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 刘识;高鹏;王学征;马鸿艳;朱子成;栾非时;;西瓜番茄红素代谢主效基因的定位研究[A];中国园艺学会2015年学术年会论文摘要集[C];2015年
2 豆峻岭;刘文革;赵胜杰;路绪强;何楠;朱红菊;高磊;;不同瓤色西瓜果实番茄红素合成与代谢关键酶基因的表达分析[A];中国园艺学会2013年学术年会论文摘要集[C];2013年
3 梅卫华;康栋栋;郭建中;;超声传输频率差值与西瓜成熟度的相关性研究[A];中国声学学会第十一届青年学术会议会议论文集[C];2015年
4 张其安;江海坤;;西瓜裂果性状的基因型研究[A];纪念全国西瓜甜瓜科研与生产协作50周年暨第12次全国西瓜甜瓜学术研讨会论文摘要集[C];2009年
5 刘文革;阎志红;饶小利;;不同倍性西瓜的叶表皮微形态特征比较[A];纪念全国西瓜甜瓜科研与生产协作50周年暨第12次全国西瓜甜瓜学术研讨会论文摘要集[C];2009年
6 李平;郑金焕;张明权;吴会会;;我国易位少籽西瓜研究回顾与展望[A];纪念全国西瓜甜瓜科研与生产协作50周年暨第12次全国西瓜甜瓜学术研讨会论文摘要集[C];2009年
7 王建利;霍治邦;李相涛;冯春枝;;黑皮高产西瓜新品种菊城黑冠选育[A];纪念全国西瓜甜瓜科研与生产协作50周年暨第12次全国西瓜甜瓜学术研讨会论文摘要集[C];2009年
8 李相涛;霍治邦;王建利;李伟;;西瓜新品种菊城20早选育[A];纪念全国西瓜甜瓜科研与生产协作50周年暨第12次全国西瓜甜瓜学术研讨会论文摘要集[C];2009年
9 孙逊;任瑞星;王蕊;麻翠丽;侯伯生;;唐山三号西瓜新品种的选育[A];纪念全国西瓜甜瓜科研与生产协作50周年暨第12次全国西瓜甜瓜学术研讨会论文摘要集[C];2009年
10 阎志红;刘文革;赵胜杰;何楠;;不同倍性西瓜组织培养特性比较研究[A];庆祝中国园艺学会创建80周年暨第11次全国会员代表大会论文摘要集[C];2009年
11 江海坤;严从生;方凌;王明霞;王艳;董言香;张其安;;西瓜黑皮性状的主基因+多基因遗传分析[A];庆祝中国园艺学会创建80周年暨第11次全国会员代表大会论文摘要集[C];2009年
12 许勇;郭绍贵;张海英;任毅;赵泓;吕桂云;宫国义;;国际西瓜基因组计划最新研究进展[A];庆祝中国园艺学会创建80周年暨第11次全国会员代表大会论文摘要集[C];2009年
13 谢珊;吴江涛;;西瓜热物性的测定及冷藏过程模拟[A];第七届全国食品冷藏链大会论文集[C];2010年
14 覃斯华;黄金艳;洪日新;付岗;韩金星;李文信;;野生西瓜抗枯萎病鉴定研究[A];第13次全国无籽西瓜科研与生产协作组会议论文集[C];2010年
15 雷娟利;寿伟松;董文其;张成浩;徐志豪;周艳虹;喻景权;;嫁接对西瓜根际微生物及拮抗菌的化感效应[A];中国园艺学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年
16 马跃;;全国西瓜科技成果的30年指标构成分析[A];中国园艺学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年
17 赵泓;张海英;江娇;郭绍贵;任毅;宫国义;刘凡;许勇;;西瓜核糖体基因的多态性[A];2011全国植物生物学研讨会论文集[C];2011年
18 常尚连;张立宾;;农杆菌介导西瓜转基因提高糖度的研究[A];山东园艺学会第七次会员代表大会暨学术研讨会论文集[C];2011年
19 朱迎春;孙治强;孙德玺;邓云;徐小军;王志伟;刘君璞;;西瓜花药培养再生体系的研究[A];中国园艺学会2011年学术年会论文摘要集[C];2011年
20 王志伟;孙德玺;邓云;朱迎春;刘君璞;;35份西瓜资源对南方根结线虫抗性的评价[A];中国园艺学会2011年学术年会论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 吴川;西瓜果肉颜色关键基因的克隆和功能分析[D];东北农业大学;2020年
2 毛建华;西瓜成熟度和内部空心的声学检测技术及装置研究[D];浙江大学;2017年
3 王芳;西瓜压缩及蠕变特性的研究[D];内蒙古农业大学;2008年
4 吕桂云;西瓜与枯萎病菌互作的组织学和转录组学初步分析[D];中国农业科学院;2010年
5 莫言玲;西瓜对干旱胁迫的响应机制及丛枝菌根真菌的缓解效应[D];西北农林科技大学;2016年
6 刘娜;西瓜氮素养分高效吸收利用的机制研究[D];浙江大学;2013年
7 田海清;西瓜品质可见/近红外光谱无损检测技术研究[D];浙江大学;2006年
8 孙柏欣;西瓜噬酸菌越冬能力及两菌群在同一寄主定殖动态差异研究[D];沈阳农业大学;2016年
9 吴洪生;西瓜连作土传枯萎病微生物生态学机理及其生物防治[D];南京农业大学;2008年
10 Ali Aslam;砧木对西瓜果实瓜氨酸及其他代谢物含量的影响[D];中国农业科学院;2019年
11 Haileslassie Gebremeskel Kidanemariam;西瓜叶色后绿和植株短蔓性状的遗传与分子机制研究[D];中国农业科学院;2020年
12 徐雪莲;西瓜抗蚜性鉴定及其机理研究[D];海南大学;2013年
13 易克;西瓜遗传图谱的构建及其重要农艺性状的基因定位[D];湖南农业大学;2002年
14 宋阳;嫁接西瓜根系分泌物特征及其对根际微生物区系的影响研究[D];南京农业大学;2018年
15 刘景安;西瓜果实品质形成的生理生化机制与基因表达谱研究[D];中国农业科学院;2013年
16 刘文革;不同染色体倍性西瓜(Citrullus lanatus)的遗传变异和抗逆机理研究[D];西北农林科技大学;2003年
17 肖守华;西瓜、甜瓜遗传转化体系的建立及转基因植株的抗病性分析[D];山东农业大学;2006年
18 杨念;我国西瓜甜瓜生产及全要素生产率研究[D];中国农业科学院;2016年
19 吕卫光;上海市郊西瓜连作障碍成因及应用生物有机肥进行防治的研究[D];南京农业大学;2008年
20 刘广;南瓜砧木对嫁接西瓜品质影响的分子机理研究[D];南京农业大学;2018年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 王楠;西瓜果实番茄红素和β-胡萝卜素积累及其代谢相关酶基因的表达分析[D];东北农业大学;2016年
2 魏星;西瓜冲击作用下力学特性及损伤研究[D];内蒙古农业大学;2016年
3 李雨晨;喹啉铜和春雷霉素在西瓜中的动态残留研究[D];山东农业大学;2015年
4 葛明;基于小波变换的西瓜成熟度声学检测方法[D];陕西师范大学;2014年
5 魏巍;西瓜振动特性及振动对其品质影响研究[D];内蒙古农业大学;2015年
6 陈华瑞;赫姆霍兹共振测量体积及其用于西瓜内部空心检测的系统研究[D];浙江大学;2014年
7 江海坤;西瓜(Citrulls.lanatus)裂果机理及其分子标记研究[D];南京农业大学;2010年
8 李虎林;榆林市西瓜甜瓜产业的现状及发展对策[D];西北农林科技大学;2011年
9 吕飞玲;基于声学特性的西瓜品质无损检测方法研究[D];浙江大学;2003年
10 林燚;西瓜优质高产栽培技术研究[D];浙江大学;2004年
11 豆峻岭;多倍体西瓜番茄红素合成关键酶基因表达及相关内源激素研究[D];中国农业科学院;2014年
12 钱曼;基于近红外光谱分析技术的西瓜可溶性固形物含量快速检测研究[D];西北农林科技大学;2016年
13 赵银平;32份西瓜种质资源和品种对枯萎病抗性鉴定及综合评价[D];西北农林科技大学;2016年
14 高宗梅;激光多普勒测振技术用于西瓜成熟度检测的研究[D];浙江大学;2016年
15 薛莹莹;西瓜根结线虫抗性相关基因同源序列的克隆与分析[D];河南农业大学;2014年
16 何迎周;北京及附近地区西瓜内生真菌多样性研究[D];南京农业大学;2012年
17 李朋飞;西瓜多倍体诱导及其分子生物学基础[D];河北农业大学;2013年
18 纪海波;西瓜种质资源表型多样性研究[D];甘肃农业大学;2013年
19 赵晓美;钙、硅对西瓜生长发育及品质的影响[D];广西大学;2012年
20 杜少平;不同覆膜方式对旱砂田土壤水热效应及西瓜生长发育影响的研究[D];甘肃农业大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 本报记者 李新雄;[N];广西日报;2015年
2 ;[N];农民日报;2015年
3 岳梅;[N];深圳商报;2000年
4 本报记者 金红梅;[N];安阳日报;2020年
5 通讯员 冷嫦娥 记者 张旭;[N];扬州日报;2020年
6 本报记者 李岩 蔡明慧 董娜;[N];商丘日报;2020年
7 本报记者 胡忠 杨涛 梁进赟;[N];白银日报;2020年
8 本报记者 任晓宁;[N];经济观察报;2020年
9 通讯员 宦文冬 刘炜 记者 朱轩卿;[N];扬州日报;2020年
10 本报记者 李建强;[N];陇东报;2019年
11 三亚传媒融媒体记者 贾远平 余菁菁 陈法惠 颜翔;[N];三亚日报;2020年
12 本报记者 何强 通讯员 王田;[N];陇东报;2018年
13 陇东报、掌中庆阳记者 郑朝静;[N];陇东报;2017年
14 湖北日报全媒记者 廖志慧 通讯员 邓慧遐;[N];湖北日报;2021年
15 记者 刘子语 李吒;[N];云南日报;2021年
16 通讯员 李建强;[N];陇东报;2016年
17 黄齐超;[N];陇东报;2016年
18 张凡;[N];中国国门时报;2021年
19 记者 孙云柯;[N];北京日报;2021年
20 张领 葛继涛 何玉 马辉 钱奕道 于文善 刘姗;[N];江苏农业科技报;2020年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978


{bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育app}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bckbet}|
{uc8}| {uc8体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐城}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {UC体育}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}|