小麦粒重基因TaGW2-6A编码区不同等位变异系灌浆特性、转录水平及蛋白组学分析

发布时间：2017-04-06 11:00

  本文关键词：小麦粒重基因TaGW2-6A编码区不同等位变异系灌浆特性、转录水平及蛋白组学分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近些年来,小麦粒重基因TaGW2-6A得到了广泛的研究。实验室前期在TaGW2-6A编码区第八外显子977bp处发现有一“T”碱基的插入,关联分析表明,该插入能够显著增加小麦的粒宽和粒重。本研究利用中国春(野生型)及其近等基因系(near isogenic line,NIL)材料NIL-31(T碱基插入型,简称突变型)进一步分析了不同等位变异在花后3,6,9,12,15,20,25天的灌浆特性、转录模式及蛋白组学差异,得到以下主要结论:1.中国春与NIL-31籽粒发育过程中粒长、粒宽和粒重相关分析表明,NIL-31较中国春的粒长、粒宽(花后3天除外)和粒重在花后3,6,9,12,15,20,25天呈极显著差异(P≤0.01)。同时,突变型在花后3-15天的鲜重积累速率高于野生型,尤其是在花后6-12天,而在花后15-25天的鲜重积累速率二者相当。这表明TaGW2-6A突变型增加小麦的粒宽、粒长和粒重,其发挥作用的时期主要在籽粒发育的前期。2.中国春及NIL-31粒重基因TaGW2-6A的qRT-PCR分析表明该基因与籽粒大小呈负相关,并且二者在转录水平上呈数量级上的显著差异。在籽粒发育的7个时期中,不同基因型的第一次转录高峰均出现在花后6天,这正好与胚乳细胞开始分化的时间一致。可见,TaGW2-6A可能参与调控胚乳细胞的分化。突变型在花后12天到达第二个转录高峰,这正好与籽粒开始灌浆的节点一致。而野生型在花后20天到达第二次转录高峰。推测TaGW2-6A可能协同调控胚乳细胞和籽粒灌浆这两个过程来影响小麦粒重。3.双向电泳结果表明,中国春与NIL-31在花后6,12,20天,共鉴定出228个差异蛋白。其中,NIL-31较中国春上调的蛋白点有48个,下调的蛋白有67个;NIL-31中的特异蛋白点有63个;中国春中的特异蛋白点有50个。质谱鉴定及生物信息学分析表明这些蛋白涉及14个代谢过程,即碳代谢,氨基酸合成,细胞发育,能量的转化,脂肪酸合成,泛素降解,激素调控,光合作用,蛋白合成/组成/降解,信号转导,储藏蛋白合成,抗逆防卫,转录翻译及其它功能未知蛋白。4.26S蛋白酶体能够解除DELLA蛋白对赤霉素信号转导的抑制,促进赤霉素在植物体内的转导。在本实验中,我们发现4个α-蛋白酶体蛋白点,该酶体是20S和26S重要的识别元件。同时,我们发现一个在NIL-31高丰度表达的赤霉素受体蛋白GID1L2(蛋白点4211),这可能是由于26S蛋白酶体高效降解DELLA蛋白有关。因此,我们推测突变型TaGW2-6A能够通过调控26S蛋白酶体正向调控赤霉素信号转导。5.突变型TaGW2-6A诱导产生的一些蛋白酶体能够增强植株的抗逆能力。功能分析表明这些蛋白酶体在细胞分化过程中起着重要作用,这表明在籽粒发育过程中TaGW2-6A突变蛋白能够通过诱导细胞的分化来增强植物的抗逆能力。
【关键词】：小麦 籽粒发育 蛋白组学 TaGW2-6A 双向电泳
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S512.1
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 文献综述13-24
• 1.1 粒重基因的研究进展13-17
• 1.1.1 拟南芥中粒重基因的研究进展13-14
• 1.1.2 水稻中粒重基因的研究进展14-15
• 1.1.3 小麦中粒重基因及相关QTL的研究进展15-16
• 1.1.4 TaGW2-6A的研究进展16-17
• 1.2 泛素/26S蛋白酶体途径的研究进展17-19
• 1.2.1 泛素/26S蛋白酶体途径的代谢模式17
• 1.2.2 泛素/26S蛋白酶体途径在植物体中对环境胁迫的调控17-18
• 1.2.3 泛素/26S蛋白酶体途径对植物激素的调控18
• 1.2.4 泛素/26S蛋白酶体途径在植物体中对籽粒大小的调控18-19
• 1.3 Real-time PCR技术简介19-21
• 1.3.1 Real-time PCR原理19
• 1.3.2 Real-time PCR技术的标记物19-20
• 1.3.3 Real-time PCR技术的特点20
• 1.3.4 Real-time PCR定量类型20-21
• 1.3.5 内参基因的选择21
• 1.4 蛋白组学研究技术简介21-22
• 1.4.1 蛋白质双向电泳技术原理21
• 1.4.2 蛋白质双向电泳技术的优点及局限性21
• 1.4.3 蛋白质双向电泳技术的应用21-22
• 1.5 本研究的目的与意义22-23
• 1.6 本研究的技术路线图23-24
• 第二章 TaGW2-6A编码区不同等位变异灌浆特性分析24-29
• 2.1 实验材料24-25
• 2.1.1 近等基因系的构建24-25
• 2.1.2 材料种植与取材25
• 2.2 实验方法25
• 2.2.1 小麦籽粒表型性状的测定25
• 2.2.2 数据分析25
• 2.3 结果25-28
• 2.3.1 TaGW2-6A编码区不同等位变异与粒宽、粒长、粒重的相关性分析25-27
• 2.3.2 TaGW2-6A编码区不同等位变异灌浆特性分析27-28
• 2.4 讨论28-29
• 第三章 TaGW2-6A编码区不同等位变异转录水平的分析29-35
• 3.1 实验材料29
• 3.2 实验方法29-31
• 3.2.1 小麦总RNA的提取29-30
• 3.2.2 cDNA第一链的合成及荧光定量PCR30-31
• 3.2.3 TaGW2-6A编码区不同等位变异转录水平的测定31
• 3.3 结果31-33
• 3.3.1 RNA质量检测31-32
• 3.3.2 目的基因与内参基因扩增条件的优化32
• 3.3.3 TaGW2-6A编码区不同等位变异的转录水平的差异分析32-33
• 3.4 讨论33-35
• 第四章 TaGW2-6A编码区不同等位变异蛋白组学分析35-64
• 4.1 实验材料35
• 4.2 实验方法35-40
• 4.2.1 蛋白样品的制备35-36
• 4.2.2 蛋白样品的溶解及定量36
• 4.2.3 固相PH梯度双向电泳及图谱分析36-39
• 4.2.4 差异蛋白的质谱鉴定39-40
• 4.3 结果40-47
• 4.3.1 蛋白标准曲线的制作40-41
• 4.3.2 TaGW2-6A编码区不同等位变异间的蛋白质组学差异41-43
• 4.3.3 差异蛋白的数据库检索及同源比对43
• 4.3.4 差异蛋白质的功能分类43-44
• 4.3.5 差异蛋白的生物信息学分析44-47
• 4.4 讨论47-64
• 4.4.1 与泛素代谢过程有关的蛋白47-48
• 4.4.2 与激素调控有关的蛋白48
• 4.4.3 与抗逆胁迫有关的蛋白48-50
• 4.4.4 与淀粉合成有关的蛋白50-51
• 4.4.5 与碳代谢有关的蛋白51-64
• 第五章 结论64-65
• 参考文献65-72
• 附录 1.TaGW2-6A编码区不同等位变异材料基因序列的比对72-76
• 附录 2.TaGW2-6A编码区不同等位变异材料蛋白质氨基酸序列的比对76-77
• 附录 3. 差异蛋白GO及KEGG分类结果77-94
• 致谢94-95
• 作者简介95

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本文编号：288724