红苞凤梨嵌合体中白化细胞失绿分子机理研究
批准号:
31300585
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
马均
依托单位:
学科分类:
C1612.园林学
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹莉、孙凌霞、杜鹃、张俊丽、雷竹、郭皖匀
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中文摘要
红苞凤梨(Ananas bracteatus)嵌合体品种叶由绿色正常组织与白化组织相嵌而成,具金边、金心等多种类型,且花果艳丽多彩,观赏期长达3~4月,为重要的新型观赏植物。但其嵌合性状在繁殖过程中易发生变异甚至消失,导致大量再生植株因丧失观赏价值而被淘汰。因此,深入研究嵌合体中白化细胞形成的分子机理对嵌合品种育种和繁殖有着重要意义。本申请项目将在进行了嵌合体离体培养下变异规律和组织切片等研究基础上,以组织培养获得的全绿、全白植株作为典型材料,对嵌合体白化细胞失绿突变分子机理进行研究。利用AFLP分子标记进行绿、白两种类型细胞基因组DNA差异研究,寻找导致失绿的基因组DNA差异;通过RNA-seq转录组和表达谱测序筛选绿、白细胞间差异表达基因;通过RACE技术获得差异表达基因全长,采用real time qPCR检测差异基因的表达模式,RNAi基因沉默以验证功能,弄清细胞失绿的分子机理。
英文摘要
Variegated chimera varieties of Ananas bracteatus have been planted as important landscape plants for its ornamental values of color leaf and fruit. The leaf of it was composed of green normal tissues and abino tissues. However the variegated chimera character of Bromeliad is unstable. Many of the regenerated plants got by in vitro tissue culture lost its ornamental value for the changes of leaf color. It is very important and meaningful to lucubrate the characteristics and mechnism of chimera for its breeding and propagation. Based on the preliminary studies of the variation and microexamination of the chimera, the complete green or white plants derived from in vitro culture were used in the further study of mutation molecular mechnism of abino cells in the aaplied project. Research in the diversity of genomic DNA between normal cells and abino cells was carried out by AFLP molecular marker technique to discover the mutation of genomic DNA which results in chlorosis. Differentially expressed genes was screened by RNA-seq technique to identify the mRNA diversity between normal cells and albino cells. The full length of differentially expressed genes was isolated by RACE technique, expression patterns of it was detected by real time qPCR.The function of it was verified by RNAi.
红苞凤梨(Ananas comosus var. bracteatues)嵌合性状在组培过程中不稳定,导致大量再生植株丧失观赏价值。深入研究嵌合体中白化细胞形成的分子机理对嵌合品种育种和繁殖有着重要意义。本项目以组织培养获得的全绿、全白植株为典型材料,对嵌合体白化细胞失绿突变分子机理进行研究。随机选用69对AFLP 引物对组培全绿和全白植株叶片DNA进行选择性扩增,选择性扩增结果显示,全绿苗与全白苗的扩增条带一致,并没有存在多态性条带。以红苞凤梨嵌合体植株的叶、茎、根为材料,通过RNA-seq测序,共得到41,052 条 Unigenes,平均长度为 877.62bp。以红苞凤梨组培全绿苗与全白苗的叶片为材料,进行表达谱测序,得到了858个上调表达基因和573个下调表达基因,构建了绿、白组织的差异表达谱。通过测定红苞凤梨全绿、全白叶片叶绿素含量、叶绿素合成前体含量以及相关酶活性,筛选出白色细胞中叶绿素合成受阻的关键步骤是PBG向UroIII的转变,转录合成PBGD酶的HemC基因可能是红苞凤梨叶绿素合成代谢的关键基因。克隆得到HemC基因的cDNA全长,通过qPCR分析证明hemC基因在全白苗中的表达较全绿苗有一定上调。转pFGC5941-AbhemC干扰载体结果表明,抑制hemC基因的表达,降低了PBGD酶的活性,阻碍了PBG向UroIII的转化,从而抑制了叶绿素的合成。验证结果说明hemC基因是叶绿素合成的关键基因。POR基因是测序中检测到的在叶绿素合成代谢过程中唯一下调的基因。qPCR分析表明,POR基因在全白苗中显著下调表达。VIGS基因沉默试验表明,抑制POR基因的表达抑制了叶片叶绿素的合成,导致了叶片叶色的变化。证明POR基因是红苞凤梨白化细胞失绿的另一个关键基因。综上所述,红苞凤梨嵌合叶片白化细胞失绿的分子机理是由于hemC基因蛋白功能的缺失以及POR基因表达的抑制阻碍了细胞叶绿素的生物合成,降低了叶绿素含量,从而导致了叶肉细胞的白化失绿。以筛选出的关键基因作为分子标记,通过细胞标记或示踪,可以进一步研究红苞凤梨嵌合体芽发生过程中,叶片等器官分化过程中的排列规律,为进一步研究红苞凤梨嵌合体的形成机理提供了分子依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:--
期刊:PLOS ONE
影响因子:3.7
作者:余三淼;李瑞雪;孙凌霞;马均
通讯作者:马均
DOI:--
发表时间:2016
期刊:热带亚热带植物学报
影响因子:--
作者:李瑞雪;余三淼;李夏;熊颖媛;蔺珍;唐琰琪;马均
通讯作者:马均
DOI:--
发表时间:2015
期刊:PLOS ONE
影响因子:3.7
作者:S.Kanakala;何业华;张俊丽;钟小兰
通讯作者:钟小兰
红苞凤梨叶色嵌合体色素协同竞争积累调控机理研究
- 批准号:31971704
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:马均
- 依托单位:
多组学解析红苞凤梨(Ananas comosus var. bracteatus)嵌合性状形成机理
- 批准号:31770743
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:马均
- 依托单位:
红苞凤梨(Ananas bracteatus)金边嵌合性状非编码RNA表观调控机制
- 批准号:31570698
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:64.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:马均
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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