本文主要研究内容
作者（2019）在《利用基因工程途径强化小麦叶酸和花青素含量的研究》一文中研究指出：世界上很多人正在遭受营养不良的困扰,而谷类和块茎类作物无法提供所有类型的必需的营养物质。为了解决这一问题,人们尝试了多种方法,比如营养添加剂、食品营养强化和粮食作物生物强化。小麦作为“谷物之王”,是谷物中非常重要的粮食作物,并被认为是全球粮食安全的关键作物。因此,小麦具有很大的生物强化潜力。叶酸是维持细胞功能的基本要素,包括植物在内的许多生物可以自己合成叶酸。人类与其他脊椎动物一样,靠食物来摄入叶酸,并常因叶酸摄入不足而患上许多疾病。花青素是高等植物合成的次生代谢产物,负责花和果实的着色,也用作常规和分子育种中的可见标记。植物源的花青素也很重要,花青素具有抗炎、抗癌活性,所以摄入花青素可以预防冠心病。MYB和bHLH转录因子参与到花青素生物合成途径中,并与WD40蛋白形成一个三元复合物调控花青素合成通路中的结构基因。在本研究中,我们评估了中国不同的小麦种质,探索不同小麦种质中叶酸含量的自然变化。此外,通过代谢工程对小麦籽粒进行生物强化以获得高叶酸含量。首先,将参与叶酸前体蝶呤和对氨基苯甲酸合成的大豆基因GmGCHI(GTP cyclohydrolase I)和GmADCS(aminodeoxychorismate synthase)分别在胚乳启动子水稻GluC和玉米Leg1A的控制下在小麦中表达。另外,将大豆密码子优化的GmGCHI和番茄LeADCS基因在小麦胚乳特异性谷蛋白(1Dx5)启动子控制下共转化小麦。同时,在小麦中分别表达和共表达玉米MYB和bHLH,评估这些基因在小麦中的功能。主要研究结果如下:1.利用HPLC-MS/MS测定了360份小麦样品(包含315个小麦品种)的叶酸含量,发现小麦品种间叶酸含量的差异为10.15±2.86~91.44±5.64μg/100 g。河农58-3等52个小麦品种叶酸含量较高,超过50μg/100 g,是小麦高叶酸含量育种的理想资源。同时发现,环境因素对小麦中叶酸含量有很大影响,如良星66在石家庄、北京和郑州每100克籽粒中叶酸含量分别为36.9、29.4和57.5μg,石4185在石家庄、北京和郑州每100克籽粒中的叶酸含量分别为20.4、28.3和41.5μg。2.发现在小麦籽粒中叶酸主要以5-甲酰基四水合物(5-CHO-THF)和5-甲基四氢叶酸(5-CH3-THF)的形式存在,占叶酸总量的50%以上。3.为了提高小麦植株的叶酸含量,利用农杆菌转化法在小麦中过表达2个与叶酸合成相关的大豆基因GmGCHI和GmADCS,发现转基因小麦籽粒中叶酸含量为65μg/100 g,相比受体对照的28μg/100 g提高了2.3倍。4.进一步利用农杆菌转化法将大豆密码子优化的GmGCHI基因和番茄LeADCS基因在小麦中表达,发现转基因小麦籽粒中叶酸含量为127μg/100 g,相比受体对照的23μg/100 g提高了5.6倍。5.利用农杆菌转化法将玉米ZmC1(MYB-C1)和ZmR(bHLH R)基因转入小麦,发现ZmC1和ZmR在转基因植株中以组织特异性方式调控花青素的生物合成。6.过表达ZmC1和ZmR的小麦转基因植株在叶、茎、叶耳、小穗和籽粒等几乎所有组织都显示高色素沉积;过表达ZmC1的小麦转基因植株在胚芽鞘、叶耳和茎中显示色素沉积,表明ZmC1调控营养组织中的色素沉积;表达ZmR基因的小麦转基因植株在籽粒中显示出高色素沉积,表明ZmR调控籽粒中的色素沉积;在表达ZmC1和ZmR的转基因小麦植株中花青素含量达到了6.51 mg/kg。7.利用qRT-PCR技术分析了转基因植株中ZmC1和ZmR、2个小麦同源基因(TaC1和TaR)、6个花青素合成相关基因(TaCHS、TaCHI、TaF3H、TaF3’H、TaDFR和TaANS)的表达水平,发现它们在转基因小麦植株中都显著上调表达。
Abstract
shi jie shang hen duo ren zheng zai zao shou ying yang bu liang de kun rao ,er gu lei he kuai jing lei zuo wu mo fa di gong suo you lei xing de bi xu de ying yang wu zhi 。wei le jie jue zhe yi wen ti ,ren men chang shi le duo chong fang fa ,bi ru ying yang tian jia ji 、shi pin ying yang jiang hua he liang shi zuo wu sheng wu jiang hua 。xiao mai zuo wei “gu wu zhi wang ”,shi gu wu zhong fei chang chong yao de liang shi zuo wu ,bing bei ren wei shi quan qiu liang shi an quan de guan jian zuo wu 。yin ci ,xiao mai ju you hen da de sheng wu jiang hua qian li 。xie suan shi wei chi xi bao gong neng de ji ben yao su ,bao gua zhi wu zai nei de hu duo sheng wu ke yi zi ji ge cheng xie suan 。ren lei yu ji ta ji chui dong wu yi yang ,kao shi wu lai she ru xie suan ,bing chang yin xie suan she ru bu zu er huan shang hu duo ji bing 。hua qing su shi gao deng zhi wu ge cheng de ci sheng dai xie chan wu ,fu ze hua he guo shi de zhao se ,ye yong zuo chang gui he fen zi yo chong zhong de ke jian biao ji 。zhi wu yuan de hua qing su ye hen chong yao ,hua qing su ju you kang yan 、kang ai huo xing ,suo yi she ru hua qing su ke yi yu fang guan xin bing 。MYBhe bHLHzhuai lu yin zi can yu dao hua qing su sheng wu ge cheng tu jing zhong ,bing yu WD40dan bai xing cheng yi ge san yuan fu ge wu diao kong hua qing su ge cheng tong lu zhong de jie gou ji yin 。zai ben yan jiu zhong ,wo men ping gu le zhong guo bu tong de xiao mai chong zhi ,tan suo bu tong xiao mai chong zhi zhong xie suan han liang de zi ran bian hua 。ci wai ,tong guo dai xie gong cheng dui xiao mai zi li jin hang sheng wu jiang hua yi huo de gao xie suan han liang 。shou xian ,jiang can yu xie suan qian ti die ling he dui an ji ben jia suan ge cheng de da dou ji yin GmGCHI(GTP cyclohydrolase I)he GmADCS(aminodeoxychorismate synthase)fen bie zai pei ru qi dong zi shui dao GluChe yu mi Leg1Ade kong zhi xia zai xiao mai zhong biao da 。ling wai ,jiang da dou mi ma zi you hua de GmGCHIhe fan jia LeADCSji yin zai xiao mai pei ru te yi xing gu dan bai (1Dx5)qi dong zi kong zhi xia gong zhuai hua xiao mai 。tong shi ,zai xiao mai zhong fen bie biao da he gong biao da yu mi MYBhe bHLH,ping gu zhe xie ji yin zai xiao mai zhong de gong neng 。zhu yao yan jiu jie guo ru xia :1.li yong HPLC-MS/MSce ding le 360fen xiao mai yang pin (bao han 315ge xiao mai pin chong )de xie suan han liang ,fa xian xiao mai pin chong jian xie suan han liang de cha yi wei 10.15±2.86~91.44±5.64μg/100 g。he nong 58-3deng 52ge xiao mai pin chong xie suan han liang jiao gao ,chao guo 50μg/100 g,shi xiao mai gao xie suan han liang yo chong de li xiang zi yuan 。tong shi fa xian ,huan jing yin su dui xiao mai zhong xie suan han liang you hen da ying xiang ,ru liang xing 66zai dan jia zhuang 、bei jing he zheng zhou mei 100ke zi li zhong xie suan han liang fen bie wei 36.9、29.4he 57.5μg,dan 4185zai dan jia zhuang 、bei jing he zheng zhou mei 100ke zi li zhong de xie suan han liang fen bie wei 20.4、28.3he 41.5μg。2.fa xian zai xiao mai zi li zhong xie suan zhu yao yi 5-jia xian ji si shui ge wu (5-CHO-THF)he 5-jia ji si qing xie suan (5-CH3-THF)de xing shi cun zai ,zhan xie suan zong liang de 50%yi shang 。3.wei le di gao xiao mai zhi zhu de xie suan han liang ,li yong nong gan jun zhuai hua fa zai xiao mai zhong guo biao da 2ge yu xie suan ge cheng xiang guan de da dou ji yin GmGCHIhe GmADCS,fa xian zhuai ji yin xiao mai zi li zhong xie suan han liang wei 65μg/100 g,xiang bi shou ti dui zhao de 28μg/100 gdi gao le 2.3bei 。4.jin yi bu li yong nong gan jun zhuai hua fa jiang da dou mi ma zi you hua de GmGCHIji yin he fan jia LeADCSji yin zai xiao mai zhong biao da ,fa xian zhuai ji yin xiao mai zi li zhong xie suan han liang wei 127μg/100 g,xiang bi shou ti dui zhao de 23μg/100 gdi gao le 5.6bei 。5.li yong nong gan jun zhuai hua fa jiang yu mi ZmC1(MYB-C1)he ZmR(bHLH R)ji yin zhuai ru xiao mai ,fa xian ZmC1he ZmRzai zhuai ji yin zhi zhu zhong yi zu zhi te yi xing fang shi diao kong hua qing su de sheng wu ge cheng 。6.guo biao da ZmC1he ZmRde xiao mai zhuai ji yin zhi zhu zai xie 、jing 、xie er 、xiao sui he zi li deng ji hu suo you zu zhi dou xian shi gao se su chen ji ;guo biao da ZmC1de xiao mai zhuai ji yin zhi zhu zai pei ya qiao 、xie er he jing zhong xian shi se su chen ji ,biao ming ZmC1diao kong ying yang zu zhi zhong de se su chen ji ;biao da ZmRji yin de xiao mai zhuai ji yin zhi zhu zai zi li zhong xian shi chu gao se su chen ji ,biao ming ZmRdiao kong zi li zhong de se su chen ji ;zai biao da ZmC1he ZmRde zhuai ji yin xiao mai zhi zhu zhong hua qing su han liang da dao le 6.51 mg/kg。7.li yong qRT-PCRji shu fen xi le zhuai ji yin zhi zhu zhong ZmC1he ZmR、2ge xiao mai tong yuan ji yin (TaC1he TaR)、6ge hua qing su ge cheng xiang guan ji yin (TaCHS、TaCHI、TaF3H、TaF3’H、TaDFRhe TaANS)de biao da shui ping ,fa xian ta men zai zhuai ji yin xiao mai zhi zhu zhong dou xian zhe shang diao biao da 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国农业科学院的，发表于刊物中国农业科学院2019-07-05论文，是一篇关于小麦论文,叶酸论文,花青素论文,生物强化论文,遗传转化论文,中国农业科学院2019-07-05论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国农业科学院2019-07-05论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。