兴安落叶松UDP-葡萄糖焦磷酸化酶和UDP-葡萄糖脱氢酶基因的克隆及特性分析

【摘要】兴安落叶松(Larixgmelinii)属于松科落叶松属,是我国东北、华北及内蒙古针叶林的主要组成树种。其木材挺直、纹理清晰、材质致密,具有较强的机械性能；另外,由于其纤维细胞较长,非纤维细胞含量低,使其在建筑、装饰、造纸和化学纤维工业等领域具有广泛的应用价值。因此,通过分子生物学的方法,开发其材质相关基因资源,并通过调控相关基因的表达,改善其材质对提高其经济价值具有重要的意义。植物细胞壁由各种多糖组成,包括纤维素、半纤维素、果胶和胼胝质等物质。纤维素和胼胝质的直接合成前体物质是UDP-葡萄糖(UDP-Glc),它是由UDP-葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)催化葡萄糖-1-磷酸(Glc-1-P)生成的；半纤维素和果胶的生物合成前体物质是UDP-葡萄糖醛酸酯(UDP-GlcA),它是由UDP葡萄糖脱氢酶(UGDH)催化UDP-Glc脱氢生成的。UGPase和UGDH作为纤维素和半纤维生物合成途径中的关键酶,可能通过影响植物纤维素和半纤维素的生物合成进而对其材质产生影响。本研究采用RT-PCR及RACE技术分离了兴安落叶松UGPase和UGDH基因,分别命名为LgUGPase和LgUGDH。LgUGPase包含1443bp的开放阅读框,编码480个氨基酸,蛋白分子量为53.7kDa,理论等电点为5.41；LgUGDHcDNA全长1904bp,包含1443bp的开放阅读框,编码480个氨基酸,蛋白质分子量为52.62kDa,理论等电点为5.74。系统进化分析显示LgUGPase和LgUGDH分别与北美云杉等裸子植物的UGPase和UGDH亲缘关系较为接近。半定量RT-PCR分析结果显示,LgUGPase和LgUGDH在兴安落叶松幼苗根、茎、叶中均有表达,其中茎中的表达量最高。经Southern杂交推测,LgUGPase和LgUGDH在兴安落叶松基因组中各存有两个拷贝。为了进一步分析LgUGPase和LgUGDH基因的功能及特性,利用花絮浸染法进行了拟南芥的遗传转化,并通过自花授粉获得各自的转基因纯合株系。RT-PCR分析和酶活性检测结果证实,这两个基因在各自的转基因拟南芥植株中均有稳定表达。对转基因纯合株系进行表型分析结果显示：LgUGPase和LgUGDH的过量表达促进了转基因拟南芥的营养生长；转基因拟南芥中可溶性糖含量有明显的提高,而且其茎及叶脉薄壁细胞的细胞壁都有着不同程度的加厚。LgUGPase和LgUGDH基因的过量表达分别对转基因拟南芥纤维素和半纤维素的积累起到了一定的促进作用。以上结果表明,UGPase和UGDH作为纤维素和半纤维素生物合成途径中的关键酶,通过调控多糖代谢来调控植物体内可溶性糖、纤维素和半纤维素的含量,进而影响植物的生长发育及材质。该研究成果为揭示LgUGPase和LgUGDH基因的功能特性、开发兴安落叶松的材质基因资源,及利用兴安落叶松的材质相关基因进行草本作物及林木的遗传改良提供了实验依据。
【作者】李宁宁；
【导师】林晓飞；
【作者基本信息】内蒙古大学，植物学，2014，硕士
【关键词】兴安落叶松；UDP-葡萄糖焦磷酸化酶；UDP-葡萄糖脱氢酶；基因克隆；材质；转基因拟南芥；

【参考文献】
[1]张东.UHF频段读写器天线阵设计[D].北京邮电大学,电子科学与技术,2013,硕士.
[2]BAIJINJIN.目的论视角下用户文档英译策略研究[D].西安外国语大学,翻译,2013,硕士.
[3]刘旭.我国航运上市公司IPO价格行为研究[D].大连海事大学,企业管理,2013,硕士.
[4]张俏.近代东北辽河的开发与利用[D].吉林大学,中国近现代史,2014,硕士.
[5]刘世明,许志成,李森林,呼文强,张玉海.基于相空间的励磁涌流新特征分析[J].电力系统自动化,2012,18:134-138.
[6]林云知.喹啉衍生物作用前列腺癌PC3细胞缝隙连接来影响顺铂化疗敏感性[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[7]张宇飞.试论漫画在韩国中高级汉语写作课教学中的应用[D].山东大学,对外汉语,2013,硕士.
[8]李飞腾.雅砻江牙根二级水电站坝基抗滑稳定性研究[D].成都理工大学,岩土工程,2013,硕士.
[9]伍剑.政企分开：我国烟草专卖制度改革研究[D].华东理工大学,行政管理,2014,硕士.
[10]董行健.武钢连铸车间用小型机在现场进行数据处理[J].冶金自动化,1980,06:22-25.
[11]文孟飞,阳春华.基于Web的形成性考核智能管理系统研究[J].邵阳学院学报(自然科学版),2005,03:61-64.
[12]刘凯.企业员工团队情商与绩效的关系研究[D].鲁东大学,应用心理学,2013,硕士.
[13]吕润龙.F公司员工流失问题的研究[D].吉林大学,工业工程,2012,硕士.
[14]谭明生.汽油机起动至怠速控制策略研究与实现[D].上海工程技术大学,车辆工程,2010,硕士.
[15]彭娉,李冠强,张鹏,刘建科.双层石墨烯非对称波导中导模的色散关系[J].陕西科技大学学报(自然科学版),2012,06:135-138.
[16]邸悦.频闪光对豚鼠眼正视化影响的研究[D].复旦大学,眼科学,2013,博士.
[17]董亚丽,程代展,秦化淑.非线性时变系统的稳定性[J].控制与决策,2003,04:453-455+459.
[18]王猛.我国民间借贷法律规制研究[D].云南财经大学,经济法学,2013,硕士.
[19]骆巧巧.新农村背景下的农村电子商务平台建设研究[D].江西财经大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[20]周玉琼.玉米PIP5K基因启动子的克隆与功能分析[D].安徽农业大学,生物物理学,2012,硕士.
[21]赵立.半刚性钢框架—薄板深梁结构抗侧性能研究[D].长安大学,结构工程,2013,硕士.
[22]陈景.基于棉花仓储的数据仓库构建及可视化技术研究[D].首都师范大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[23]冯浩.智慧旅游服务卡—“江苏旅游一卡通”的研究与实现[D].南京邮电大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[24]朱斌.弥漫性大B细胞淋巴瘤患者NF-κB/p65、P-gp及CYP3A4的表达及其与肿瘤病理分期及预后的相关性研究[D].苏州大学,病理学与病理生理学,2014,硕士.
[25]孙栋,陈莉,宋亚奇.基于数据仓库的决策支持系统[J].微机发展,2005,10:56-58+61.
[26]王丹.基于平面地质图的三维地质建模方法研究[D].南京师范大学,地图学与地理信息系统,2012,硕士.
[27]黄子惠.成功教育与物理教育的成功[D].湖南师范大学,教育,2004,硕士.
[28]张又尹.大型交响合唱音诗《神话中国》合唱的表现特点[D].华中师范大学,音乐学,2014,硕士.
[29]林银.审视人教版高中《必修》中国现代散文的删改[D].福建师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[30]任礼光.行政信访制度研究[D].苏州大学,宪法与行政法,2003,硕士.
[31]魏巍.一类不确定时滞切换系统的稳定性[D].渤海大学,运筹学与控制论,2014,硕士.
[32]罗闽.商业人寿保险的投保策略分析[D].西南交通大学,企业管理,2003,硕士.
[33]万玲.金融消费者权益行政法保护制度研究[D].复旦大学,民商法,2013,博士.
[34]记者刘霞.三明治结构可减少石墨烯晶体管电子泄露[N].科技日报,2012-02-04001.
[35]李彤.基于Arduino的便携式能见度仪的设计[D].南京理工大学,光学工程,2013,硕士.
[36]李秋华,何伟添,陈椽.澳门湿地浮游植物群落特征[J].植物生态学报,2009,04:689-697.
[37]肖方鑫.家长式领导对公务员组织沉默的影响研究[D].苏州大学,行政管理,2014,硕士.
[38]陶华.基于UG的零件数控加工技术研究[D].西南交通大学,机械电子工程,2013,硕士.
[39]郭晋.灌溉方式与氮肥耦合效应对苗期玉米生长的影响[D].吉林大学,植物营养学,2014,硕士.
[40]马丽丽.基于价值链理论的工业化住宅成本控制研究[D].重庆大学,管理科学与工程,2014,硕士.
[41]刘玉芳.中小学教师社会阅读现状调查研究[D].河北大学,图书情报,2014,硕士.
[42]郑凤英,彭少麟,赵平.两种山黄麻属植物在近一世纪里气孔密度和潜在水分利用率的变化[J].植物生态学报,2001,04:405-409.
[43]麻春艳.基于OGSA的网格服务的应用研究[D].河海大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[44]华斌.贝叶斯网络在水电机组状态检修中的应用研究[D].华中科技大学,2004.
[45]华捷.聚氨酯涂料发展之我见[J].精细与专用化学品.1999(07)
[46]刘晓芳.中国农村社会养老保险中的政府责任问题研究[D].吉林大学,社会保障,2013,硕士.
[47]刘洪伟.具有催化核苷酰化反应活性的微生物脂肪酶定位及鉴定的研究[D].华南理工大学,食品质量与安全,2012,硕士.
[48]杨美.我国农业巨灾风险管理工具创新研究[D].河北经贸大学,金融学,2012,硕士.
[49]刘好华.山西省灵石县夏门村传统民居建筑特征研究[D].北京交通大学,2014.
[50]马春红,白少先,彭旭东.激光加工SiC密封表面润湿特性实验研究[J].润滑与密封,2013,03:41-43.