裸燕麦落粒相关基因的克隆及生物信息学分析

发布时间：2020-11-05 06:36

　　 种子落粒现象在植物中广泛存在,对种子的生产具有严重的影响,会造成一定的经济损失。本研究针对不同品种裸燕麦种子的落粒程度进行统计分析,并克隆裸燕麦落粒相关基因,对其同源性比对,并进行编码蛋白的一级、二级和三级结构分析、蛋白质疏水性分析、基因信号肽预测、跨膜分析和亚细胞定位等生物信息学分析。在不同落粒程度的裸燕麦材料中克隆了AnQ、Ansh5和Ansh1基因,并对不同品种中基因的序列进行差异分析。主要结果如下:1.62个裸燕麦品种及品系的落粒率的变化范围是1.8%~18.3%,并筛选出落粒性较强的5份材料和较弱的5份材料,用于后续基因克隆及生物信息学分析。2.小麦落粒基因Q基因在裸燕麦中存在两个同源基因,分别是位于A染色体组的AnQ-1和位于D染色体组的AnQ-2,均含有7个外显子和6个内含子。其编码543个氨基酸,编码蛋白分子量为58803.51,等电点为9.27,是一个不稳定的亲水性跨膜蛋白。AnQ-1基因全长3332bp,存在可能与落粒性相关的候选基因位点19个;AnQ-2基因全长3303bp,存在可能与落粒性相关的候选基因位点34个。3.水稻落粒基因sh5基因在裸燕麦中存在两个同源基因,分别是位于A染色体组的Ansh5-1和位于D染色体组的Ansh5-2,均含有4个外显子和3个内含子。其编码582个氨基酸,编码蛋白分子量为62743.75,等电点为8.81,是一个不稳定的亲水性蛋白。Ansh5-1基因全长3826bp,存在可能与落粒性相关的候选基因位点4个;Ansh5-2基因全长3778bp,存在可能与落粒性相关的候选基因位点6个。4.Ansh1基因编码188个氨基酸,编码蛋白分子量为21276.25,等电点为9.34,是一个不稳定的亲水性蛋白。
【学位单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S512.6;Q943.2
【部分图文】：

内蒙古农业大学硕士学位论文 分类燕麦族燕麦属（Avena L.），又称为玉麦、铃铛丛生或单生。叶片扁平，长窄或短宽，叶鞘光花序，具有小穗分支。燕麦种子有绒毛，籽粒大地主要集中在中国的华北和西北地区、地中海3,4]。普通栽培燕麦（A.sativa）和地中海燕麦(A燕麦（A.nuda）起源于中国的华北北部和西北裸燕麦的富集区，具有丰富的遗传多样性[5]。

裸燕麦落粒相关基因的克隆及生物信息学分析子落粒的机制，关于植物落粒的相关研究越来越多，对于其落粒机制的研究主要化学物质和遗传调控三个方面。形态结构方面明，离区结构影响着禾本科植物的落粒[31-33]。种子脱落的组织区域区是由多层薄壁细胞组成的，这些细胞较小、呈方形，排列紧密，[29]。在小花授粉之后就开始形成离区细胞，到种子成熟之后，离区间层被分解，而且水分减少，胞间连丝断裂，从而造成种子的脱落

1 号染色体的长臂，编码一个 BEL1-like 类同源异型盒蛋白，其贡补实验证明 qSH1 基因能够影响水稻植株的离区发育。研究发现， 5’端调控区域的一个 Single Nucleotide Polymorphism（SNP）控制变导致水稻离区的消失[56]。Sh5 是与 qSH1 高度同源的基因，编码 基因在离层中高度表达[57]。Li 等在水稻第 4 染色体发现了一个贡献TL 位点，命名为 SH4，该基因编码一个与 Myeloblastosis3（Myb3，它的第一个外显子发生一个核苷酸替换时，会使得离层不能正常，所有栽培水稻中都带有 SH4 的等位基因[59]。水稻中的 SHAT1 基A2（AP2）转录因子，参与离层的发育[60]。分析显示，SHAT1 在离子SH4正调控。qSH1基因作用于SHAT1和SH4基因的下游，通过维H4 基因的持续表达，使离区细胞正常分化[43]。Ji 等发现了 sh-h 基因 7 号染色体上，编码一个水稻 Carboxy Terminal Domain（CTD）类功能失活促进离层的形成[61]。水稻中另一个影响落粒的基因是 SPR 4 号染色体上，既影响水稻的落粒又影响水稻的穗型[62]。
【参考文献】

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本文编号：2871269