外源水杨酸对银杏类黄酮代谢的影响及GbMYB33功能验证

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:EricQLiu
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银杏叶类黄酮作为有巨大药用价值的次生代谢产物,在实际生产中也需要很多简便高效的技术来提高其含量。叶面施用水杨酸是一种简便、无毒、无残留且成本低的操作技术。在植物众多转录因子家族之中,MYB转录因子家族参与调控银杏类黄酮的合成与代谢,是所有转录家族中最大的之一。因此通过研究叶面施用水杨酸对银杏叶类黄酮代谢途径的影响,探索不同浓度水杨酸处理下调控类黄酮代谢相关MYB转录因子的差异表达有重要意义。本研究对银杏半同胞家系两年生实生苗叶片进行喷施不同浓度的水杨酸处理,分析不同浓度水杨酸处理下银杏叶片的部分生理特性和总黄酮含量的变化规律。在转录水平下,研究不同处理下银杏叶类黄酮代谢途径中关键酶结构基因的表达水平变化。通过分析银杏相关MYB转录因子在不同浓度水杨酸处理下的影响,筛选出1个表达量变化趋势与总黄酮苷变化相同的Gb MYB33(Gb_18153),进行克隆转化验证。主要研究结论如下:1、随着喷施水杨酸浓度的增加,叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b的含量先降低后升高再降低,且在外施2 mmol/L时均提高10%以上;随着喷施水杨酸浓度的增加,胞间CO2浓度先降低后增加,蒸腾速率、气孔导度和净光合速率先降低后升高再降低,非光化学猝灭系数呈显著下降趋势,光系统II最大光化学效率先降低后升高再降低,而实际光能转化效率和光化学猝灭系数并无显著变化;随着处理浓度的逐渐增加,脱落酸(ABA)的含量随之呈显著下降,赤霉素(GA3)的含量先降低后升高;玉米素(ZR)的含量先升高后降低;生长素(IAA)的含量先降低后升高再降低,在施用2 mmol/L水杨酸时达到最高。2、外施2 mmol/L水杨酸时,总黄酮醇苷显著地提高了39.90%(P<0.001)。三个组分槲皮素、山奈酚和异鼠李素的含量也在外施2 mmol/L水杨酸时显著提高17%以上。外施1、3 mmol/L水杨酸时,总黄酮醇苷、槲皮素、山奈酚及异鼠李素的含量都低于对照组。3、对银杏叶片进行转录组测序,得到了比对率均在94%以上的各样品Clean Reads。样本过滤后,总序列中的Q30均在96%以上。样本间相关系数均在0.93以上,可以认为样品生物学重复性较好。通过对比三个不同处理与对照间差异基因得到,对照组与外施1mmol/L水杨酸间有1391个差异基因显著上调,1522个基因下调;对照组与外施2 mmol/L水杨酸间有735个差异基因显著上调,912个基因下调;对照组与外施3 mmol/L水杨酸间有1163个差异基因显著上调,442个基因下调。同时有显著差异的基因有2012个。4、通过GO功能注释分析,多数基因被注释为“代谢过程”、“细胞过程”、“细胞膜组分”、“细胞组分”、“细胞器”、“形态建成”和“催化活性”;基因KEGG富集通路分析中,富集在属于次生代谢途径通路的有类黄酮生物合成、苯丙烷生物合成、二萜生物合成、单萜生物合成以及倍半萜和三萜生物合成等通路。在分析类黄酮合成代谢通路中关键酶基因的表达变化时,发现Gb DFR(Gb_26256)在1 mmol/L水杨酸处理后表达量上调,Gb FLS(Gb_14029)、Gb F3’H(Gb_29563)和Gb ANS(Gb_10028)在2 mmol/L水杨酸处理后表达量上调,Gb DFR(Gb_26256)和Gb F3’H(Gb_29563)在3 mmol/L水杨酸处理后表达量上调。5、不同浓度水杨酸处理下的MYB基因家族分析中,有18个基因显著上调表达,36个基因显著下调表达。结合上述基因在不同浓度水杨酸处理下叶片中的表达量差异分析,成功克隆R2R3-MYB转录因子Gb MYB33,并且确定该基因定位于细胞核。遗传转化拟南芥并进行验证,得到T1代转基因拟南芥苗,测定其总黄酮含量,比野生型拟南芥显著提高了26.36%。初步推测Gb MYB33可以正向调控银杏类黄酮合成。
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