uv-a特异诱导津田芜菁花青素合成基因表达调控的研究

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1、东北林业大学博士学位论文UV-A特异诱导津田芜菁花青素合成基因表达调控的研究姓名：周波申请学位级别：博士专业：发育生物学指导教师：李玉花20070401摘要光对植物花青紊合成的调控，丰要是通过光受体接受光信号进行信号转导，肩动花青素合成的代诩途径。如红光、uV_A光、I馐光、UV-B光均可通过桐应的光敏色索、隐花色素(蓝光／UV—A受体)、UV-B受体诱导拟南芥花青素的合成。但在津千I芜菁(Brassicarapa‘Tsuda’)tfl只有Uv_A光可诱导花青素的合成，而蓝光却不能诱导花青素的合成。为了研究津f1。i芜菁uv-A特异诱导l'199匕信号转甘闪了与化青素

2、，：物合成相关基因之间的关系以及uV-A特异诱导的化菏桑合成渊节特性，本论文以化青素合成光敏感型的津⋯毙菁(Brassicarapa。Tsuda’)4天凿龄幼茼及生长3个月的膨大li胚轴表皮为试材，进行了花青素合成的光诱导研究：相关基因的表达谱分析；uv．A诱导的蛋白质磷酸化研究；信号因子的克隆、表达特性分析及瞬时表达研究：花青素合成芙键基因CArS的启动了克降及分析。得到以下主要结果：1uV_A光对津田芜菁花青素的积累有特异诱导作用沣阳芜菁化青系的合成受太刚光的诱导，在UV-B、Uv-A、蓝光、红光、远红光以及红蓝复合光、UV．A红光复合光、UV．A远红光复合光中，

3、诱导津I]1芜菁花青索合成最有效的光波为uV．A。uv_A特异诱导津m光菁幼苗下胍轴下部以及成株膨大的下胚轴表皮花青素的积累。2uV_A诱导津田芜菅花青素合成相关基因群的表达及蛋白质磷酸化分析cDNA微阵列分析表叫津田芜菁Uv_A处理后的基因表达谱‘lDark、Blue、UV-B单色光处理相比有明显荠异。在uv_A特异历导表达的基冈群中，花I予岽合成关键基凼('IqS受uv．A的卜渊诱导表达。初步筛选出的uV-A诱导花肯素合成相关的基因有禽儿酮合酶基冈、黄烷酮3．羟化酶綦冈、glutathioneS-transferase基斟、细胞色素cytochromeP450基因

4、、以及bHI。Htranscriptionfactor、zincfinger-likeprotein、Myb—likeDNAbindingprotein转录冈了等。蛋门质磷酸化分析表明Uv-A诱导后，细胞膜蛋白和细胞质蛋白均出现J，磷酸化水、F的动态变化，它们的磷酸化在uV-A处=}f15min后便得以检测．磷酸化的程度在处理30．45min左有达到高峰，接着Jr始l、降，剑120min叫几乎检测不到。晚明uv_A诱导蛋l!l质的磷酸化可能参与其信号转导。3津田芜菁putativeCRFI、COPI、H”在uV_A诱导下的表达特性从津m芜等中克隆了与拟南芥CR}t／、

5、COPI、H巧序列相似的同源摅凼，推测的氨基酸序列与拟南芥刈应的蛋白质序列相比，相似性均达90％以上，而且CRYl序列，IJ含自’光合裂解嗨和FAD—bingding结构域，COPI巾含有Ring利WD．40结构域，HY5中含有bZIP结构域。在原生质体·”的瞬时表达和定位表l圳CRYl、COPl分布在整个原tL赝体中，而ItY5分枷在细胞器(包括细胞核)区。在津H1芜菁幼苗中，CRYl、COPl、J【，"表达蹬很大，小受光的涛导。1_fJ成熟植株中COPl、H巧表达鞋明显减少，受Uv_朱北林业人学博l：学1丑晓义===：：：：：：：===：：：：：：：：：：====

6、===!===============!===============A的诱导，这可能与花青素生物合成相关基因的表达测控有关，虽然有证据表明CRYl不是津罔芜菁uv-A特异诱导花青素信号转导的光受体，但假定存在的特异Uv_A受体是否同CRYl共用信号转导的下游因子COPl、HY5还需要进一步的研究。4津田芜菁CHS的表达受uV-A特异诱导，其5’调控区存在着光反应元件津刚芜菁花青素合成基因CHS5’非翻译区序列，与拟南芥CHS启动子区序列有很高的相似性，除了含有真核生物启动子结构普遍具有的保守序列CAATbox和TATAbox外，还有与光诱导相关的保守序列ACE、AT

7、CT_motif、BoxII、G-Box、GATA-motif、GTl—motif,MRE、SPl和TCT-motif等。滓阳芜菁CHS在不同单色光以及Uv-A诱导下的表达特性说明，只有uV_A诱导CHS基因大量表达，表明uv_A对津阿1芜菁CHS表达的特异诱导，存在着uV_A特异调控CHS表达的信号转导调控途径。关键词花青素；uv_A：表达谱；光受体；CHS；启动子AbstractAnthocyaninbiosynthesisinhigherplantsisregulatedbylight．Phomreceptorsreceivelightanda