蘋果HMGR1基因克隆及在番茄中的功能分析.pdf

1、萜類化合物，在自然界中分布廣泛、種類最多，是一種植物天然代謝產(chǎn)物，具有重要的社會(huì)學(xué)和生理學(xué)功能。近年來，越來越多的人關(guān)注萜類代謝途徑的研究，深入研究萜類代謝途徑中的關(guān)鍵酶是一個(gè)必然的切入點(diǎn)。
　　HMGR是萜類兩條代謝途徑中甲羥戊酸途徑的第一個(gè)限速酶，催化HMG-CoA形成MVA，是細(xì)胞質(zhì)萜類代謝中的重要調(diào)控位點(diǎn)。植物中的HMGR常以小基因家族的方式存在，HMGR在植物的整個(gè)生長發(fā)育中都起到重要作用。本研究首先從青香蕉蘋果中克隆得

2、到了MdHMGR1，后以組成型啟動(dòng)子CaMV35S和MdHMGR1自身啟動(dòng)子與MdHMGR1構(gòu)建表達(dá)載體，然后轉(zhuǎn)化到野生番茄中，得到了35S+HMGR1和MdHMGR1-1+HMGR1兩種轉(zhuǎn)基因番茄植株，以研究兩種不同啟動(dòng)子的表達(dá)調(diào)控作用以及MdHMGR1的功能。探討MdHMGR1在轉(zhuǎn)基因番茄中表達(dá)的時(shí)間和組織特異性以及對(duì)植物生長發(fā)育的影響。主要結(jié)果如下：
　?。?）MdHMGR1在兩種轉(zhuǎn)基因番茄的根、莖、葉、果實(shí)中均有表達(dá)，但表

3、達(dá)模式不同。MdHMGR1在35S+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄的根、莖、葉、果實(shí)各個(gè)組織中的表達(dá)量均較高，MdHMGR1在MdHMGR1-1+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄的根和果實(shí)中表達(dá)量最高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于35S+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄，具有組織特異性。
　　（2）MdHMGR1在ABA，ETH，GA，IAA，MeJA，SA處理下的誘導(dǎo)表達(dá)模式有很大差異。在處理2h或4h時(shí)，MdHMGR1在這些激素的誘導(dǎo)處理下表達(dá)均有所提高，其中以MeJA和SA處理

4、效果最為明顯。
　?。?）過量表達(dá)MdHMGR1能夠誘導(dǎo)轉(zhuǎn)基因番茄根的伸長，HMGR的抑制劑洛伐他汀處理前MdHMGR1-1+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄的根長比35S+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄和野生型番茄的根長，35S+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄的根長略長于野生型番茄的根長。將三種番茄的種子在含有HMGR的抑制劑洛伐他汀的培養(yǎng)基上播種，發(fā)現(xiàn)三種番茄的根長均短于處理前，而MdHMGR1-1+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄的根長依舊比35S+HMGR1轉(zhuǎn)基因番

5、茄和野生型番茄的根長。
　　（4）番茄果實(shí)發(fā)育過程中縱徑、橫莖和體積的變化呈 S形曲線，MdHMGR1-1+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄果實(shí)的體積迅速膨大時(shí)期早于35S+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄和野生型番茄。35S+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄果實(shí)的迅速膨大時(shí)期早于野生型番茄。35S+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄的果形指數(shù)不規(guī)則。
　?。?）過量表達(dá)MdHMGR1促進(jìn)番茄果實(shí)早期細(xì)胞分裂，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因番茄的果實(shí)體積較大，MdHMGR1-1+HMGR1轉(zhuǎn)基

6、因番茄的果實(shí)體積最大。在三種番茄果實(shí)發(fā)育的早期和中期從花梗注射HMGR的抑制物洛伐他汀，發(fā)現(xiàn)早期被注射洛伐他汀的果實(shí)都不會(huì)正常長大成熟，而在中期注射洛伐他汀的果實(shí)可以正常生長發(fā)育，說明MdHMGR1可以提高轉(zhuǎn)基因番茄果實(shí)早期的細(xì)胞分裂活性。
　?。?）CTK、IAA在MdHMGR1-1+HMGR1番茄植株的幼果中含量比35S+HMGR1和野生型番茄高。
　?。?）35S+HMGR1和MdHMGR1-1+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄有

7、一定的耐鹽性，鹽處理后，MdHMGR1-1+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄中的葉綠素、類胡蘿卜素含量高于35S+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄和野生型番茄，而35S+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄中的葉綠素、類胡蘿卜素含量稍高于野生型番茄，但差異不明顯。
　?。?）鹽處理后，MdHMGR1-1+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄中的抗氧化酶APX、SOD、POD、CAT的活性顯著高于35S+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄和野生型番茄，而35S+HMGR1轉(zhuǎn)基因番茄和野生型番茄的抗氧化