油菜粒重基因BnC08.JAZ1-1功能的初步解析
发布时间：2020-10-09 04:23
粒重是油菜产量构成因子和育种目标性状之一。在油菜种质资源中,粒重呈现很大的自然变异(千粒重2-8克),其中蕴含着丰富的大粒等位基因。但是,油菜粒重自然变异的调控基因和机制基本上不清楚,这极大的限制了油菜粒重的改良和产量的进一步提高。因此,发掘调控油菜粒重的关键基因并深入研究其分子机理,可以为培育大粒和高产品种提供理论指导和技术支撑。本课题前期利用油菜测序品种中双11号和No.73290构建的Bna ZNF_2群体及相应的F_(2:3)和F_(2:4)家系定位到几个可重复的粒重QTL。随后,对F_6代粒重极端RIL株系(千粒重3克和6克)花后25天的种子混合样进行了转录组测序和表达谱分析。结合QTL定位和基因差异表达分析的结果,在qSW.C08置信区间内筛选到一个新的粒重候选基因(Bna085006)。本研究利用拟南芥对Bna085006进行了初步的功能验证,所获得主要研究结果及结论如下:1.生物信息学分析结果表明Bna085006和拟南芥JAZ1基因高度同源(氨基酸序列相似度73.23%),编码一个定位于细胞核的转录因子,参与茉莉酸信号途径。JAZ1在白菜(A06,A08和A09各一个)和甘蓝(C05一个,C08两个)中分别有3个拷贝,而在甘蓝型油菜中恰好有6个拷贝。因为Bna085006应该来源于C08染色体,故命名为BnC08.JAZ1-1。2.克隆亲本中双11号中BnC08.JAZ1-1基因的CDS序列,构建超表达载体转化拟南芥。和对照相比,T_2代十几个转基因阳性株系的粒重显著增加,其中一个增幅在20%左右。细胞学观察表明该株系种子变大的原因是细胞数目显著增多,而细胞大小没有变化。3.利用GUS染色分析BnC08.JAZ1-1时空表达模式,发现Bn C08.JAZ1-1主要在幼嫩花瓣中表达且随着成熟度逐渐降低,而在叶片、茎、角果皮和种子未观察到GUS信号。推测BnC08.JAZ1-1基因的表达水平可能与器官的发育程度有关。4.利用35S:目标基因+GFP融合蛋白观察BnC08.JAZ1-1在烟草叶片中的亚细胞定位,结果表明BnC08.JAZ1-1基因定位在细胞核。5.对超表达和野生型株系花后15天的种子进行转录组分析,筛选到582个差异表达基因,显著富集于植物-病原互作、泛素介导的水解以及昼夜节律途径。其中,泛素-蛋白酶体降解途径和种子大小调控密切相关。
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S565.4
【部分图文】：
中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言3图1.1 拟南芥和水稻中揭示的种子大小/重量的主要调控途径（引自Li et al., 2016）Figure 1.1 Main regulatory pathways for seed size/weight revealed in arabidopsis and rice (derived from Li et al., 2016)1.3.1 泛素-蛋白酶体降解途径泛素是一个由 76 个氨基酸残基组成的高度保守的小分子多肽，广泛分布于各类细胞中而得名。泛素能与蛋白质的赖氨酸以共价键结合（Verma et al., 2004），被泛素标记的蛋白质将被特异性地识别并降解。泛素化依赖于 ATP 提供能量，具体过程是活化酶 E1 先激活泛素，随后并将其转移至结合酶 E2，最后具有底物特异性连接酶 E3 识别靶蛋白。泛素化的靶蛋白，被 E1、E2 和E3 们组成的复合体引导至蛋白酶体，降解为肽链、氨基酸和可重复使用的泛素，该过程被称为泛素-蛋白酶体降解途径（Verma et al., 2004）。最近的研究结果表明
国农业科学院硕士学位论文 第二章 材料与方法.9.3 转录组测序文库构建与测序样品提取总 RNA 经过测试合格后，构建文库。测序实验流程和信息分析流程如图 2.1 所李娜，2015）。测序平台产生的原始数据，经过滤后得到有效序列，再对其进一步比对质控后才能进行后续的基因表达分析。本研究所用的参考基因组是拟南芥（Arabidopsis thalianaAIR10 的全基因组序列信息。
注：A: BnC08.JAZ1-1 蛋白的 CCT_2 结构域的三维结构与氨基酸序列；B：BnC08.JAZ1-1 蛋白的 TIFY 结构域的三维结构与氨基酸序列。Note：A：Three-dimensional structure and amino acid sequence of BnC08.JAZ1-1 protein in the CCT_2-region; B: Three-dimensional structureand amino acid sequence of BnC08.JAZ1-1 protein in the TIFY-region图 3.2 BnC08.JAZ1-1 蛋白三维结构预测图Figure 3.2 Model diagram of putative BnC08.JAZ1-1 tertiary structure运用 NCBI 的 CCD 数据库分析 BnC08.JAZ1-1 蛋白的保守结构域，发现其具有 TIFY 结构域和 CCT_2 结构域（图 3.3）。结合三维结构序列分析，CCT_2 结构域氨基酸序列一致性很低为17.14%，且预测蛋白质类别未知。从 TIFY 的保守结构域，可以推断 BnC08.JAZ1-1 属于 TIFY 9蛋白，功能预测 BnC08.JAZ1-1 蛋白是参与茉莉酸信号转导的转录因子，可能参与种子大小的调控。图 3.3 BnC08.JAZ1-1 蛋白的保守结构域Figure 3.3 Conserved domain of BnC08.JAZ1-1 protein将 BnC08.JAZ1-1 的同源序列进行氨基酸多重比对，如图 3.4 所示，发现同源性达到 50.09%，
本文编号：2833220
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S565.4
【部分图文】：
中国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言3图1.1 拟南芥和水稻中揭示的种子大小/重量的主要调控途径（引自Li et al., 2016）Figure 1.1 Main regulatory pathways for seed size/weight revealed in arabidopsis and rice (derived from Li et al., 2016)1.3.1 泛素-蛋白酶体降解途径泛素是一个由 76 个氨基酸残基组成的高度保守的小分子多肽，广泛分布于各类细胞中而得名。泛素能与蛋白质的赖氨酸以共价键结合（Verma et al., 2004），被泛素标记的蛋白质将被特异性地识别并降解。泛素化依赖于 ATP 提供能量，具体过程是活化酶 E1 先激活泛素，随后并将其转移至结合酶 E2，最后具有底物特异性连接酶 E3 识别靶蛋白。泛素化的靶蛋白，被 E1、E2 和E3 们组成的复合体引导至蛋白酶体，降解为肽链、氨基酸和可重复使用的泛素，该过程被称为泛素-蛋白酶体降解途径（Verma et al., 2004）。最近的研究结果表明
国农业科学院硕士学位论文 第二章 材料与方法.9.3 转录组测序文库构建与测序样品提取总 RNA 经过测试合格后，构建文库。测序实验流程和信息分析流程如图 2.1 所李娜，2015）。测序平台产生的原始数据，经过滤后得到有效序列，再对其进一步比对质控后才能进行后续的基因表达分析。本研究所用的参考基因组是拟南芥（Arabidopsis thalianaAIR10 的全基因组序列信息。
注：A: BnC08.JAZ1-1 蛋白的 CCT_2 结构域的三维结构与氨基酸序列；B：BnC08.JAZ1-1 蛋白的 TIFY 结构域的三维结构与氨基酸序列。Note：A：Three-dimensional structure and amino acid sequence of BnC08.JAZ1-1 protein in the CCT_2-region; B: Three-dimensional structureand amino acid sequence of BnC08.JAZ1-1 protein in the TIFY-region图 3.2 BnC08.JAZ1-1 蛋白三维结构预测图Figure 3.2 Model diagram of putative BnC08.JAZ1-1 tertiary structure运用 NCBI 的 CCD 数据库分析 BnC08.JAZ1-1 蛋白的保守结构域，发现其具有 TIFY 结构域和 CCT_2 结构域（图 3.3）。结合三维结构序列分析，CCT_2 结构域氨基酸序列一致性很低为17.14%，且预测蛋白质类别未知。从 TIFY 的保守结构域，可以推断 BnC08.JAZ1-1 属于 TIFY 9蛋白，功能预测 BnC08.JAZ1-1 蛋白是参与茉莉酸信号转导的转录因子，可能参与种子大小的调控。图 3.3 BnC08.JAZ1-1 蛋白的保守结构域Figure 3.3 Conserved domain of BnC08.JAZ1-1 protein将 BnC08.JAZ1-1 的同源序列进行氨基酸多重比对，如图 3.4 所示，发现同源性达到 50.09%，
【参考文献】
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1 张雪晶;江文波;庞永珍;;植物种子大小调控机制的研究进展[J];植物生理学报;2016年07期
2 白桂萍;刘克钊;谭永强;尹羽丰;余华强;王汉中;;油菜高产群体各农艺性状对产量的影响[J];作物杂志;2015年06期
3 王汉中;殷艳;;我国油料产业形势分析与发展对策建议[J];中国油料作物学报;2014年03期
本文编号：2833220
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