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甘蓝型黄籽油菜种皮相关性状形成机理和蛋白质差异表达研究

作　者: 梁颖
导　师: 李加纳
学　校: 西南农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 甘蓝型油菜色素蛋白质组次生代谢产物酶
分类号: S565.4
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

油菜是世界上几大油料作物之一,菜籽油在植物油中占有相当重要的地位,菜籽饼粕是重要的蛋白质饲料来源。随着我国农作物生产结构的调整,油菜在我国的种植面积不断扩大,提高油菜籽含油量,改善油菜品质也就成为农业工作者更加关注的问题。与黑、褐籽相比,黄油菜籽具有皮壳率低、含油量高、油质清亮,饼粕蛋白质含量高,多酚含量低等一系列突出优点,因此黄籽可看作油菜的一个优质指示性状。然而,自然界中只存在野生的白菜型和芥菜型黄籽油菜,而无野生的甘蓝型黄籽油菜,目前所有的甘蓝型黄籽油菜都是研究人员人工培育的。1960年瑞典Qlsson从人工合成的甘蓝型油菜中率先找到了黄籽油菜。1975年刘后利先生首次在中国发现了甘蓝型黄籽油菜。此后育种专家们做了大量研究,但因甘蓝型黄籽油菜遗传复杂,黄籽度和黄籽率不稳定而难以获得突破。从甘蓝型黄籽油菜初次选育到现在经历了几十年的时间,许多科学研究者从不同角度研究了黄籽油菜籽粒特性,然而,甘蓝型黄籽油菜的黄籽性状成因一直没有得到清楚的阐述。它一直阻碍着甘蓝型黄籽油菜的育种进程。因此,有必要对甘蓝型黄籽油菜的黄籽性状成因进行系统和深入地研究,以揭示甘蓝型油菜黄籽性状的形成机理,为甘蓝型油菜黄籽性状遗传机理的研究及黄籽油菜的分子育种提供重要的理论基础。本文以3对不同来源的甘蓝型黄籽和黑籽近等基因系及甘蓝型黄籽杂交油菜品种“渝黄1号”为试材,对甘蓝型黄籽油菜种皮色泽及相关性状形成机理和蛋白质差异表达进行了研究,主要内容如下: 1.甘蓝型油菜种皮中主要呈色物质的探讨在种子发育进程中对黄籽和黑籽油菜种皮6种色素含量进行了动态研究,结果发现,类胡萝卜素含量在黄、黑籽间差异不显著,表明类胡萝卜素对甘蓝型油菜种皮色泽差异影响不大。花色素和多酚含量的变化趋势相近,在整个种子发育期间黑籽含量均极显著高于黄籽,而种子粒色的变化只在种子发育后期发生,表明花色素和多酚不但对成熟种皮呈色有影响,而且可作为前体物质影响成熟后期种皮色素物质形成。叶绿素和黑色素含量在种子发育前期黄、黑籽种皮间差异不大,在种子发育后期黑籽种皮颜色不断加深的过程中,叶绿素含量不断下降,而黄籽种皮叶绿素变化不大,最终使黄籽种皮叶绿素含量显著高于黑籽,黑籽种皮黑色素含量极显著高于黄籽,说明黑色素是决定黄、黑籽种皮色泽差异的主要因素,叶绿素对黄籽种皮呈色有一定影响。类黄酮含量的变化在种子发育后期黄、黑籽间无显著差异,而在前期差异较大,且黄籽呈上升趋势,黑籽先降后升,说明类黄酮对甘蓝型油菜成熟种子色泽影响不大,而对呈色物质形成有影响,黑籽种子发育前期种皮类黄酮较黄籽易转变为其它物质。综上所述,黑色素是造成甘蓝型油菜粒色差异的主要因素;多酚和花色素也对黄、黑

全文目录

中文摘要  7-12
SUMMARY  12-19
第1章文献综述  19-37
  1.1 甘蓝型黄籽油菜的发现及来源  19
    1.1.1 甘蓝型黄籽油菜的发现  19
    1.1.2 甘蓝型黄籽油菜的来源  19
  1.2 甘蓝型黄籽油菜的基本特点  19-20
    1.2.1 甘蓝型黄籽油菜的籽粒色泽  19-20
    1.2.2 甘蓝型黄籽油菜的种皮的解剖结构  20
  1.3 甘蓝型黄籽油菜种皮色泽的研究  20-23
    1.3.1 甘蓝型黄籽油菜种皮的色素  20-21
    1.3.2 甘蓝型黄籽油菜粒色的变化过程  21
    1.3.3 甘蓝型黄籽油菜粒色相关酶的研究  21
    1.3.4 甘蓝型黄籽油菜的粒色遗传研究  21-22
    1.3.5 环境因素对甘蓝型黄籽油菜粒色的影响  22-23
  1.4 甘蓝型黄籽油菜种皮色泽与其它品质性状关系的研究  23-24
  1.5 植物体色素及相关酶的研究  24-31
    1.5.1 叶绿素和类胡罗卜素  24-25
    1.5.2 类黄酮类色素  25-27
    1.5.3 植物单宁类物质  27
    1.5.4 黑色素  27-29
    1.5.5 苯丙氨酸解氨酶  29-30
    1.5.6 酪氨酸酶  30
    1.5.6 多酚氧化酶  30-31
  1.6 植物蛋白质组研究进展  31-37
    1.6.1 蛋白质组研究简介  31-32
    1.6.2 蛋白质组研究技术进展  32-35
    1.6.3 植物蛋白质组研究进展  35-37
第2章绪论  37-40
  2.1 研究目的和意义  37-38
  2.2 研究范围和内容  38-40
第3章材料与方法  40-52
  3.1 供试材料  40
  3.2 试验方法与试验设计  40-42
  3.3 分析方法  42-51
    3.3.1 叶绿素和类胡萝卜素含量的测定  42-43
    3.3.2 花色素含量的测定  43
    3.3.3 黑色素含量的测定  43
    3.3.4 多酚化合物含量的测定  43
    3.3.5 类黄酮含量的测定  43
    3.3.6 油脂含量的测定  43-44
    3.3.7 总蛋白质含量的测定  44
    3.3.8 总糖含量的测定  44
    3.3.9 纤维素含量的测定  44
    3.3.10 木质素含量的测定  44-45
    3.3.11 皮壳率的测定  45
    3.3.12 苯丙氨酸解氨酶(PAL)活力测定  45
    3.3.13 多酚氧化酶(PPO)活力测定  45
    3.3.14 过氧化物酶(POD)活力测定  45
    3.3.15 酪氨酸酶(TRO)活力测定  45-46
    3.3.16 谷氨酰胺合成酶(GS)活力测定  46
    3.3.17 黄籽度的测定  46
    3.3.18 黄酮类化合物种类的鉴定  46-47
    3.3.19 黑色素种类的鉴定  47-48
    3.3.20 单宁类物质的测定  48
    3.3.21 苯丙酸类物质的测定  48-49
    3.3.22 种皮蛋白质双向电泳  49-50
    3.3.23 凝胶图象分析  50
    3.3.24 胶内酶切  50
    3.3.25 肽指纹图谱鉴定蛋白质  50-51
  3.4 主要仪器设备  51
  3.5 主要试剂来源  51
  3.6 数据分析方法  51-52
第4章甘蓝型黄籽油菜种皮色素研究  52-59
  4.1 种子发育进程中种皮色素含量的动态变化  52-57
    4.1.1 种皮叶绿素含量的动态变化  52-53
    4.1.2 种皮类胡萝卜素含量的动态变化  53
    4.1.3 种皮花色素含量的动态变化  53-54
    4.1.4 种皮黑色素含量的动态变化  54-55
    4.1.5 种皮多酚含量的动态变化  55-56
    4.1.6 种皮类黄酮含量的动态变化  56-57
  4.2 种皮色素物质含量与成熟种子粒色的关系  57-58
  4.3 小结  58-59
第5章甘蓝型黄籽油菜种皮色素种类的研究  59-66
  5.1 甘蓝型油菜种皮黄酮类物质种类的鉴定  59-62
    5.1.1 黄酮类物质层析斑点特征及种类初步鉴定  59-60
    5.1.2 黄酮类物质层析斑点紫外光谱及种类鉴定  60-62
  5.2 甘蓝型油菜种皮黑色素种类的鉴定  62-65
    5.2.1 甘蓝型油菜种皮黑色素种类红外光谱鉴定  62-64
    5.2.2 甘蓝型油菜种皮黑色素种类紫外光谱鉴定  64-65
  5.3 小结  65-66
第6章甘蓝型黄籽油菜种皮品质相关性状研究  66-73
  6.1 种子皮壳率的动态变化  66-67
  6.2 种皮纤维素含量的动态变化  67
  6.3 种皮木质素含量的动态变化  67-68
  6.4 种皮总糖含量的动态变化  68-69
  6.5 种皮蛋白质含量的动态变化  69-70
  6.6 种皮油脂含量的动态变化  70
  6.7 种子油脂含量的动态变化  70-71
  6.8 小结  71-73
第7章甘蓝型黄籽油菜种皮特性形成相关酶研究  73-79
  7.1 种皮苯丙氨酸解氨酶活性的动态变化  73-74
  7.2 种皮多酚氧化酶活性的动态变化  74-75
  7.3 种皮过氧化物酶活性的动态变化  75
  7.4 种皮酪氨酸酶活性的动态变化  75-76
  7.5 种皮谷氨酰胺合酶活性的动态变化  76-77
  7.6 小结  77-79
第8章甘蓝型黄籽油菜种皮次生代谢产物的研究  79-85
  8.1 种皮肉桂酸含量的动态变化  79
  8.2 种皮对-香豆酸含量的动态变化  79-80
  8.3 种皮咖啡酸含量的动态变化  80-81
  8.4 种皮阿魏酸含量的动态变化  81
  8.5 种皮芥子酸含量的动态变化  81-82
  8.6 种皮单宁含量的动态变化  82-83
  8.7 种皮缩合单宁含量的动态变化  83-84
  8.8 小结  84-85
第9章代谢调控对甘蓝型油菜种皮色素及相关物质影响研究  85-92
  9.1 抑制苯丙氨酸解氨酶活性对种皮特性相关指标的影响  85-86
  9.2 调节蛋白质合成对种皮特性相关指标的影响  86-88
    9.2.1 促进蛋白质合成对种皮特性相关指标的影响  86-87
    9.2.2 抑制质体蛋白质合成对种皮特性相关指标的影响  87-88
  9.3 抑制多酚氧化酶活性对种皮特性相关指标的影响  88-89
  9.4 还原剂对种皮特性相关指标的影响  89-90
  9.5 红光和蓝光对种皮PAL、GS活性、种皮色泽及蛋白质含量的影响  90-91
  9.6 小结  91-92
第10章甘蓝型黄籽油菜种皮蛋白质差异表达研究  92-98
  10.1 黄籽和黑籽相同发育时期种皮蛋白质差异表达研究  92-93
  10.2 黄籽油菜种子不同发育时期种皮蛋白质差异表达研究  93-94
  10.3 黑籽油菜种子不同发育时期种皮蛋白质差异表达研究  94-95
  10.4 黄籽和黑籽油菜种皮特异表达蛋白质研究  95-96
  10.5 特异蛋白质质谱鉴定  96-97
  10.6 小结  97-98
第11章不同收获条件对甘蓝型黄籽油菜品质的影响  98-106
  11.1 不同收获条件对种子黄籽度的影响  99-100
  11.2 不同收获条件对种子油脂含量的影响  100-102
  11.3 不同收获条件对种子千粒重的影响  102-103
  11.4 各因素对甘蓝型黄籽油菜综合性状的影响  103-105
  11.5 小结  105-106
第12章讨论  106-118
  12.1 甘蓝型油菜种皮中主要呈色物质的探讨  106-107
  12.2 甘蓝型油菜种皮呈色物质中主要色素种类的探讨  107-108
    12.2.1 种皮类黄酮类色素种类的鉴定  107-108
    12.2.2 种皮黑色素类型的鉴定  108
  12.3 甘蓝型油菜种皮色素合成与其前体物质关系的探讨  108-109
  12.4 甘蓝型油菜种皮厚度形成的机理探讨  109-110
  12.5 甘蓝型油菜种皮木质素合成与其前体物质关系的探讨  110-111
  12.6 甘蓝型黄籽油菜种皮特性形成相关酶研究  111-114
  12.7 甘蓝型油菜种皮色泽形成与蛋白质形成的关系探讨  114-115
  12.8 收获条件对甘蓝型黄籽油菜主要品质性状的影响研究  115-116
  12.9 甘蓝型黄籽和黑籽油菜种皮蛋白质差异表达研究  116-118
第13章结论与本论文创新点  118-121
参考文献  121-132
附录  132-157
主要缩略词  157-159
致谢  159-160
博士生学习期间发表论文及科研成果  160
  发表的相关学术论文  160
  主持科研项目  160
  获得科研成果  160

甘蓝型黄籽油菜种皮相关性状形成机理和蛋白质差异表达研究

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