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基本信息

项目名称:
杨树单宁合成途径中关键酶基因LARs的克隆及功能解析
小类:
生命科学
简介:
本研究在分析杨树基因组序列的基础上,采用RT-PCR方法分离杨树中原花色素还原酶基因家族的3个LAR基因,比较序列同源性,分析其组织表达特性,并通过转基因方法在毛白杨中验证了LAR基因的功能,探讨了该基因与杨树抗病性之间的关系,筛选出抗病转基因材料,为将来培育抗真菌病杨树品种奠定基础。
详细介绍:
杨树是重要的造林绿化、工业用材树种。目前大规模种植的杨树林已带来了明显的生态、经济和社会效益。然而,由于杨树栽培品种单一,病虫害的发生日益严重。叶锈病、黑斑病等真菌病是杨树生长过程中的主要病害,严重影响我国人工种植杨树的品质和产量,目前仍未找到真正有效的手段来控制该类病害。如何控制杨树的真菌病已成为杨树育种中亟待解决的问题。 当植物处于逆境状态或受胁迫时,会通过自身调控,合成一系列抗胁迫的次生代谢产物以适应环境,其中类黄酮化合物—缩合单宁就是杨树中非常重要的一类抗胁迫物质。在杨树中,缩合单宁含量的多少直接影响其对病虫害抗性的强弱。 为了搞清杨树中缩合单宁生物合成途径,在生物信息学分析基础上,本项目采用RT-PCR方法克隆杨树中单宁合成途径中的关键酶基因—原花色素还原酶基因家族的3个基因LAR1、LAR2和LAR3,分析组织表达特征,并通过转基因技术,在毛白杨中鉴定LARs基因的功能,阐明LARs的表达水平与缩合单宁积累量的关系,最后通过抗病实验,明确杨树中原花色素还原酶LAR的活性与真菌病害抗性之间的关系,筛选出抗病转基因材料,为将来培育抗真菌病杨树品种打下基础。

作品图片

  • 杨树单宁合成途径中关键酶基因LARs的克隆及功能解析
  • 杨树单宁合成途径中关键酶基因LARs的克隆及功能解析
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  • 杨树单宁合成途径中关键酶基因LARs的克隆及功能解析

作品专业信息

撰写目的和基本思路

基本思路:LARs的序列比对和进化分析;RT-PCR方法获得杨树中原花色素还原酶基因家族的3个LAR基因;植物表达载体的构建;转基因毛白杨植株的获得;在转基因毛白杨植株中验证LARs基因的功能。 目的:通过转基因方法在毛白杨中验证LARs基因的功能,探讨该基因与杨树抗病性之间的关系,为培育抗真菌病杨树品种奠定基础。

科学性、先进性及独特之处

科学性:通过分子克隆和转基因技术,在毛白杨中鉴定LARs基因的功能,有利于阐明缩合单宁的抗病机制和推动分子育种工作。 先进性:本项目综合运用了生物信息学、分子生物学、生物化学等学科的理论和方法,获得了超量表达的转基因毛白杨株系,抗病试验结果显示其对杨树主要病害—黑斑病具有一定抗性。 独特之处:原花色素还原酶基因LARs是单宁合成途径中的关键酶基因,在杨树中该基因的功能尚未被研究。

应用价值和现实意义

现实意义: 本研究阐明了LARs基因的功能,并通过转基因技术,提高了杨树的抗病性,筛选出抗病转基因材料,为将来培育抗真菌病杨树品种打下基础。 实际应用价值:杨树是重要的工业用材树种,也是林木研究中的模式植物。缩合单宁是植物中非常重要的一类抗胁迫物质。在毛白杨中超量表达LARs可明显提高缩合单宁的合成量,从而提高其对真菌病的抗性。对木本植物通过转基因方法提高其抗性的研究有重要参考价值。

学术论文摘要

本项目在克隆杨树单宁合成途径中关键酶—原花色素还原酶基因家族所有的3个基因LAR1、LAR2和LAR3的基础上,进行了基因同源性比对及进化分析,结果显示3个基因具有较高的相似性。荧光定量PCR分析LAR基因的组织特异性表达发现,它们均在根中大量表达。将LAR基因通过根癌农杆菌介导转化毛白杨后,测定转基因植株中原花色素还原酶的产物—缩合单宁的含量发现,超量表达LAR1,LAR2和LAR3均导致植株中单宁含量的显著增加,其中过表达LAR3的转基因植株提高效果最为明显,显示这些基因均参与了单宁的生物合成。抗病试验结果表明,超量表达LAR3基因显著提高了杨树的黑斑病抗性,该结果证明LAR基因与杨树抗病性之间存在一定关系。

获奖情况

暂无

鉴定结果

杨树单宁合成途径中的关键酶基因-无花色素还原酶基因LARs的功能无人研究,该项目在克隆该基因的基础上研究其功能,具有重要的意义。

参考文献

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