黄瓜苯丙烷类代谢关键酶活性及基因表达的研究

论文摘要

苯丙烷类代谢途径是植物次生代谢产物合成的重要途径,其下游的分支途径主要分木质素合成途径和黄酮类合成途径,生成的苯丙烷类代谢产物,包括香豆素、黄酮醇、木质素和其它的苯类化合物,作为植物抗毒素、UV保护因子、花和果实色素、细胞壁结构成分和信号传导分子等,在植物生长与发育中发挥了重要的作用。尤其是苯丙烷类代谢途径产生的木质素等在植物抗病害上有非常重要的作用,苯丙烷类代谢途径关键酶包括PAL、C4H、4CL、CHS等,所以苯丙烷类代谢途径相关酶的研究对植物抗病害有重大意义。黄瓜是全球十大蔬菜栽培作物之一,作为可四季供应的蔬菜,它的产量对我们人类具有重要的影响。但是,黄瓜在生长过程中经常会遭受一些病原物的侵袭,如黄瓜易得霜霉病、灰霉病、白粉病、枯萎病等,其中霜霉病是影响黄瓜产量最主要的因素。高温闷棚是一个有效的防治黄瓜霜霉病的一个方法。水杨酸作为诱导物也可增加植物的抗病性。所以,本文用两种具不同抗病性的黄瓜材料（易感病的长春密刺和相对抗病的津春4号）,通过水杨酸、高温对PAL活性及用半定量RT-PCR方法研究水杨酸、高温和霜霉病菌对苯丙烷类代谢途径关键酶基因表达的影响,进一步研究苯丙烷类代谢途径与黄瓜霜霉病抗性之间的关系。本文得到的初步结果有:（1）分析水杨酸、高温下黄瓜（两片真叶后进行处理）叶片及根部中PAL活性的变化。从整体上看,在同样处理条件下抗病的黄瓜材料比易感病的黄瓜材料的PAL活性要高一些。（2）根据已知的基因全长及部分片段,通过引物设计分析软件,设计合成了PAL、C4H、CHS、Actin、18sRNA的双向引物,并对其进行PCR扩增,之后对所得的各个序列进行测序,所测结果在NCBI网站上进行Blast比对,证实所设计的引物扩增得到的DNA片段为目的片段。（3）比较Actin和18sRNA的表达稳定性,选择Actin作为黄瓜苯丙烷类代谢途径关键酶基因半定量RT-PCR的内参基因。半定量RT-PCR的结果显示,高温处理两种黄瓜材料后,随着温度升高及处理时间的延长,两种材料中PAL基因都表达上调。但是,长春密刺中48.5℃下PAL基因的表达大于47℃下PAL基因的表达,津春4号中PAL基因表达不随处理条件改变而改变,较稳定;长春密刺中47℃1-2h时长春密刺中C4H基因表达上调,48.5℃时C4H基因表达下调;津春4号中C4H基因表达上调;随着温度升高及处理时间的延长CHS表达变化很小。根际处理SA后,PAL、C4H、CHS三个基因的表达都上调,津春4号中这三个基因的表达上调幅度更大。黄瓜接种霜霉病菌后,在2 d12 h时PAL表达达到高峰。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 植物的抗病性
• 1.1.1 病原物与植物的关系
• 1.1.2 植物的抗病机制
• 1.2 黄瓜的霜霉病
• 1.2.1 霜霉病菌
• 1.2.2 霜霉病的发生条件
• 1.2.3 霜霉病菌的保存
• 1.2.4 霜霉病的防治
• 1.3 苯丙烷类代谢与植物的抗病性
• 1.3.1 PAL 的研究现状
• 1.3.2 C4H 的研究现状
• 1.3.3 CHS 的研究现状
• 1.4 水杨酸与植物的抗病性
• 1.4.1 植物体内水杨酸的合成和代谢
• 1.4.2 水杨酸在植物抗病性中的作用
• 1.4.3 SA 的其他作用
• 1.5 高温与植物的抗病性
• 1.6 研究的目的及意义
• 第2章 黄瓜对水杨酸和高温处理的生理响应
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验试剂
• 2.1.4 PAL 测定方法
• 2.1.5 数据统计分析
• 2.2 结果分析
• 2.2.1 不同水杨酸浓度对黄瓜PAL 活性的影响
• 2.2.2 高温对黄瓜PAL 活性的影响
• 2.3 讨论
• 2.3.1 不同水杨酸浓度对黄瓜PAL 酶活的影响
• 2.3.2 高温下黄瓜PAL 的活性变化
• 本章小结
• 第3章 黄瓜苯丙烷类代谢关键酶基因的表达
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 方法
• 3.2 结果分析
• 3.2.1 总RNA 提取的质量鉴定
• 3.2.2 PAL、C4H、CHS 和内参基因的扩增及检测
• 3.2.3 半定量RT-PCR 反应条件的优化
• 3.2.4 半定量RT-PCR 内参基因的选择
• 3.2.5 SA 对黄瓜苯丙氨酸代谢途径相关基因表达的影响
• 3.2.6 高温对黄瓜苯丙氨酸代谢途径相关基因表达的影响
• 3.2.7 霜霉病菌对黄瓜苯丙氨酸代谢途径关键酶基因表达的影响
• 3.3 讨论
• 3.3.1 RNA 的质量
• 3.3.2 影响PCR 的因素
• 3.3.3 黄瓜霜霉病菌材料的处理
• 3.3.4 半定量RT-PCR 内参基因的选择
• 3.3.5 SA 在黄瓜抗病性中的作用
• 3.3.6 高温在黄瓜抗霜霉病中的作用
• 本章小结
• 结论
• 参考文献