山核桃生长素输出载体CcPIN家族基因克隆及其功能初步研究
发布时间：2021-01-12 22:47
山核桃（Carya cathayensis Sarg.）作为一种木本油料树种,隶属于胡桃科（Juglandaceae）山核桃属（Carya Nutt.）,具有很高的经济价值,是浙西北等山区农民脱贫致富的经济途径之一。但是树体高大、幼年期长、良种化栽培水平低等问题严重限制了山核桃产业的发展。植物嫁接技术的应用可以有效地解决以上难题。前期研究发现生长素在嫁接愈合过程中发挥着重要作用,但生长素运输载体介导的生长素极性运输如何参与嫁接愈合过程尚少见报道。PIN蛋白作为生长素输出载体,主要参与生长素在细胞内与细胞间的运输,克隆山核桃Cc PIN基因并探究其初步功能,可为解析其对山核桃嫁接愈合过程的调控机制奠定基础。本研究基于前期测序数据,克隆获得了山核桃PIN家族基因并分析了其序列特征;鉴定了Cc PIN家族基因在山核桃嫁接过程中的表达模式;分析了Cc PIN家族基因启动子顺式作用元件及Cc PIN3基因启动子诱导活性;通过拟南芥异源转化初步探究了Cc PIN3基因的功能。主要研究结果如下:（1）克隆获得了6个山核桃PIN基因（Cc PIN）全长CDS序列;Cc PIN家族蛋白在C端和N端分别有...
【文章来源】：浙江农林大学浙江省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同类型的传统嫁接方法[38]
8图1.2极性生长素转运的细胞模型[88]Figure1.2Cellularmodelforpolarauxintransport[88]1.5生长素外输载体PIN蛋白研究进展1.5.1PIN蛋白的发现1996年首次发现了PIN1蛋白，它属于微小菌素蛋白家族成员，在进化上属于极度落后的肽基辅氨酰顺反异构酶家族成员。PIN1蛋白最初是由酵母双杂技术筛选得来的，研究发现它既能结合NIMA（Never-In-Mitosis）又能抑制NIMA的毒性。NIMA是一种真菌有丝分裂磷酸化激酶，它的靶位点是pSer/Thr-Pro基序，作用是使细胞发生有丝分裂。PIN蛋白家族在进化过程中分化时间相对较早，这一研究结果是从小立碗藓的两个相似的PIN基因研究中得到的[93]。典型的PIN基因家族在被子植物中也已经被发现，但是绿藻和轮藻中关于PIN同源基因的知识还很少，因为它们的进化关系较远[94]。PIN1蛋白分布在原核和真核生物中，Atpin1突变体的表型发生明显的变化：无茎生叶和花器官，花序发育缺陷，且生长素自顶向基部的运输能力降低[95]，因此推测PIN基因与生长素的极性运输有关。之后，Bennett等对PIN1基因进行了图位克隆，将其定位在带有CRABSCLAW分子标记的1号染色体上[96]。1998年是PIN基因家族研究最有意义的一年，PIN1基因被KlausPalme实验室克隆出来，分析发现PIN1基因编码长度为67KDa的蛋白质，该蛋白质由一个中央亲水环和8-12个跨膜结构域组成，与细菌和真核生物的载体蛋白相似。随后对PIN1基因进行免疫蛋白原位杂交实验，发现PIN1基因编码蛋白定位在维管组织底部的细胞膜上，这与之前对生长素外输载体定位的预测切合[95]。在模式植物拟南芥种发现PIN蛋白家族有8个成员，分别定名为PIN1-PIN8。PIN蛋白家族成员在植物的生长素运输过程中发挥着十分重要的作用。此外，
蛋白序列分为两类：一类为只有C1结构域和V1区的较短亲水区，另一类为包含C1、C2、C3结构域和V1、V2区的较长亲水区。亲水区在转运体功能调控和蛋白的正确定位中起着重要作用，但它对于运输是无关紧要的[99]。根据亲水环的长度可以将PIN蛋白家族分为两个亚家族：一个亚家族具有一个长的亲水环，定位在细胞膜上，且在细胞膜上呈不均匀分布，主要包括PIN1、PIN2、PIN3、PIN4和PIN7，负责生长素的胞外运输；另一个亚家族具有较短的亲水结构域，定位在内质网上，包括PIN5、PIN6和PIN8，负责内质网与胞浆的物质交流[100]。图1.3PIN蛋白结构预测[98]Figure1.3PINproteinstructureprediction[98]注：H1、H2疏水结构，C1、C2、C3亲水的保守结构域，V1、V2可变区Note:H1,H2:hydrophobicstructure,C1,C2,C3:hydrophilicconservativedomain,V1,V2:variableregion1.5.3PIN蛋白的调控机制PIN蛋白可能存在以下调控机制：基因表达调控、基因极性定位调控、磷酸化定位调控和生长素抑制剂调控。1.5.3.1PIN基因的表达调控各种pin突变体的PINs异位表达和基因间的交错调控表明PIN基因家族之间存在反馈调控。生长素极性运输剂抑制PIN基因的表达。Aida等证明了PIN基因表达与生
【参考文献】：
期刊论文
[1]薄壳山核桃嫁接愈合过程中CiMYB46基因的克隆与表达分析[J]. 莫正海,李风达,苏文川,曹凡,彭方仁,李永荣. 南京林业大学学报(自然科学版). 2019(05)
[2]嫁接可增强甜椒对极端温度的耐受性[J]. Moses Kwame Aidoo,Tal Sherman,Jhonathan E.Ephrath,Aaron Fait,Shimon Rachmilevitch,Naftali Lazarovitch,胡震竺,孔秋生. 辣椒杂志. 2018(04)
[3]不同砧木品种对番茄嫁接苗生长与果实品质和产量的影响[J]. 王德欢,葛米红,梁欢,周谟兵,李爱成,施先锋. 长江蔬菜. 2018(22)
[4]不同砧木嫁接对番茄产量及抗病性的影响[J]. 林辉. 浙江农业科学. 2018(07)
[5]启动子结构、功能预测和验证方法的研究进展[J]. 曾晓玲,赵昶灵,文国松,丁灿,张洪玲,徐率,古朝山. 分子植物育种. 2018(12)
[6]辽西地区良种文冠果嫁接扩繁技术[J]. 王景学. 中国园艺文摘. 2018(06)
[7]高等植物启动子研究概述[J]. 杨鹏芳,段国琴,胡晓炜,缪秀梅,南淑珍,张丽静. 分子植物育种. 2018(05)
[8]油茶芽苗砧嫁接口愈合与内源激素的关系[J]. 冯金玲,陈辉,陈世品,林文俊,杨志坚. 森林与环境学报. 2018(01)
[9]美国山核桃嫁接愈合过程的组织细胞学观察[J]. 兖攀,彭方仁,张瑞,曹明闽,翟敏,刘壮壮. 南京林业大学学报(自然科学版). 2018(02)
[10]苹果全基因组PIN成员鉴定及MdPIN15的克隆和在腋芽萌发中的表达分析[J]. 刘小杰,樊胜,李国防,檀鸣,默宁,马娟娟,张东,韩明玉. 园艺学报. 2017(11)
博士论文
[1]核桃砧木对树体影响的DNA甲基化调控机制研究[D]. 周贝贝.中国林业科学研究院 2014
[2]耐盐砧木嫁接提高黄瓜耐盐性的效果及机理研究[D]. 黄远.华中农业大学 2010
硕士论文
[1]辣椒不同砧穗嫁接亲和性研究[D]. 施宇.安徽农业大学 2018
[2]番茄PIN基因家族的全基因组分析及抗逆相关基因筛选鉴定[D]. 张春利.东北农业大学 2018
[3]山核桃RCA基因克隆、表达及其在抗高温中的作用[D]. 纪国存.浙江农林大学 2016
[4]基于蛋白质组学与转录组学解析黄瓜/南瓜嫁接亲和性机理[D]. 许庆.南京农业大学 2016
[5]山核桃嫁接过程中Aux/IAA基因功能研究和小RNA测序分析[D]. 司马晓娇.浙江农林大学 2015
[6]CcARF基因在山核桃嫁接过程中的功能分析[D]. 方佳.浙江农林大学 2013
[7]毛白杨PtAUX1和PtPIN1基因的克隆及遗传转化[D]. 闫辉.山东农业大学 2013
[8]生长素对拟南芥嫁接体发育的影响[D]. 金正.兰州大学 2013
[9]嫁接引起茄科植物可遗传的DNA甲基化模式变异及其可能机制的研究[D]. 吴蕊.东北师范大学 2009
[10]山核桃嫁接愈合过程的解剖学研究及IAA免疫金定位[D]. 刘传荷.浙江林学院 2008
本文编号：2973690
【文章来源】：浙江农林大学浙江省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同类型的传统嫁接方法[38]
8图1.2极性生长素转运的细胞模型[88]Figure1.2Cellularmodelforpolarauxintransport[88]1.5生长素外输载体PIN蛋白研究进展1.5.1PIN蛋白的发现1996年首次发现了PIN1蛋白，它属于微小菌素蛋白家族成员，在进化上属于极度落后的肽基辅氨酰顺反异构酶家族成员。PIN1蛋白最初是由酵母双杂技术筛选得来的，研究发现它既能结合NIMA（Never-In-Mitosis）又能抑制NIMA的毒性。NIMA是一种真菌有丝分裂磷酸化激酶，它的靶位点是pSer/Thr-Pro基序，作用是使细胞发生有丝分裂。PIN蛋白家族在进化过程中分化时间相对较早，这一研究结果是从小立碗藓的两个相似的PIN基因研究中得到的[93]。典型的PIN基因家族在被子植物中也已经被发现，但是绿藻和轮藻中关于PIN同源基因的知识还很少，因为它们的进化关系较远[94]。PIN1蛋白分布在原核和真核生物中，Atpin1突变体的表型发生明显的变化：无茎生叶和花器官，花序发育缺陷，且生长素自顶向基部的运输能力降低[95]，因此推测PIN基因与生长素的极性运输有关。之后，Bennett等对PIN1基因进行了图位克隆，将其定位在带有CRABSCLAW分子标记的1号染色体上[96]。1998年是PIN基因家族研究最有意义的一年，PIN1基因被KlausPalme实验室克隆出来，分析发现PIN1基因编码长度为67KDa的蛋白质，该蛋白质由一个中央亲水环和8-12个跨膜结构域组成，与细菌和真核生物的载体蛋白相似。随后对PIN1基因进行免疫蛋白原位杂交实验，发现PIN1基因编码蛋白定位在维管组织底部的细胞膜上，这与之前对生长素外输载体定位的预测切合[95]。在模式植物拟南芥种发现PIN蛋白家族有8个成员，分别定名为PIN1-PIN8。PIN蛋白家族成员在植物的生长素运输过程中发挥着十分重要的作用。此外，
蛋白序列分为两类：一类为只有C1结构域和V1区的较短亲水区，另一类为包含C1、C2、C3结构域和V1、V2区的较长亲水区。亲水区在转运体功能调控和蛋白的正确定位中起着重要作用，但它对于运输是无关紧要的[99]。根据亲水环的长度可以将PIN蛋白家族分为两个亚家族：一个亚家族具有一个长的亲水环，定位在细胞膜上，且在细胞膜上呈不均匀分布，主要包括PIN1、PIN2、PIN3、PIN4和PIN7，负责生长素的胞外运输；另一个亚家族具有较短的亲水结构域，定位在内质网上，包括PIN5、PIN6和PIN8，负责内质网与胞浆的物质交流[100]。图1.3PIN蛋白结构预测[98]Figure1.3PINproteinstructureprediction[98]注：H1、H2疏水结构，C1、C2、C3亲水的保守结构域，V1、V2可变区Note:H1,H2:hydrophobicstructure,C1,C2,C3:hydrophilicconservativedomain,V1,V2:variableregion1.5.3PIN蛋白的调控机制PIN蛋白可能存在以下调控机制：基因表达调控、基因极性定位调控、磷酸化定位调控和生长素抑制剂调控。1.5.3.1PIN基因的表达调控各种pin突变体的PINs异位表达和基因间的交错调控表明PIN基因家族之间存在反馈调控。生长素极性运输剂抑制PIN基因的表达。Aida等证明了PIN基因表达与生
【参考文献】：
期刊论文
[1]薄壳山核桃嫁接愈合过程中CiMYB46基因的克隆与表达分析[J]. 莫正海,李风达,苏文川,曹凡,彭方仁,李永荣. 南京林业大学学报(自然科学版). 2019(05)
[2]嫁接可增强甜椒对极端温度的耐受性[J]. Moses Kwame Aidoo,Tal Sherman,Jhonathan E.Ephrath,Aaron Fait,Shimon Rachmilevitch,Naftali Lazarovitch,胡震竺,孔秋生. 辣椒杂志. 2018(04)
[3]不同砧木品种对番茄嫁接苗生长与果实品质和产量的影响[J]. 王德欢,葛米红,梁欢,周谟兵,李爱成,施先锋. 长江蔬菜. 2018(22)
[4]不同砧木嫁接对番茄产量及抗病性的影响[J]. 林辉. 浙江农业科学. 2018(07)
[5]启动子结构、功能预测和验证方法的研究进展[J]. 曾晓玲,赵昶灵,文国松,丁灿,张洪玲,徐率,古朝山. 分子植物育种. 2018(12)
[6]辽西地区良种文冠果嫁接扩繁技术[J]. 王景学. 中国园艺文摘. 2018(06)
[7]高等植物启动子研究概述[J]. 杨鹏芳,段国琴,胡晓炜,缪秀梅,南淑珍,张丽静. 分子植物育种. 2018(05)
[8]油茶芽苗砧嫁接口愈合与内源激素的关系[J]. 冯金玲,陈辉,陈世品,林文俊,杨志坚. 森林与环境学报. 2018(01)
[9]美国山核桃嫁接愈合过程的组织细胞学观察[J]. 兖攀,彭方仁,张瑞,曹明闽,翟敏,刘壮壮. 南京林业大学学报(自然科学版). 2018(02)
[10]苹果全基因组PIN成员鉴定及MdPIN15的克隆和在腋芽萌发中的表达分析[J]. 刘小杰,樊胜,李国防,檀鸣,默宁,马娟娟,张东,韩明玉. 园艺学报. 2017(11)
博士论文
[1]核桃砧木对树体影响的DNA甲基化调控机制研究[D]. 周贝贝.中国林业科学研究院 2014
[2]耐盐砧木嫁接提高黄瓜耐盐性的效果及机理研究[D]. 黄远.华中农业大学 2010
硕士论文
[1]辣椒不同砧穗嫁接亲和性研究[D]. 施宇.安徽农业大学 2018
[2]番茄PIN基因家族的全基因组分析及抗逆相关基因筛选鉴定[D]. 张春利.东北农业大学 2018
[3]山核桃RCA基因克隆、表达及其在抗高温中的作用[D]. 纪国存.浙江农林大学 2016
[4]基于蛋白质组学与转录组学解析黄瓜/南瓜嫁接亲和性机理[D]. 许庆.南京农业大学 2016
[5]山核桃嫁接过程中Aux/IAA基因功能研究和小RNA测序分析[D]. 司马晓娇.浙江农林大学 2015
[6]CcARF基因在山核桃嫁接过程中的功能分析[D]. 方佳.浙江农林大学 2013
[7]毛白杨PtAUX1和PtPIN1基因的克隆及遗传转化[D]. 闫辉.山东农业大学 2013
[8]生长素对拟南芥嫁接体发育的影响[D]. 金正.兰州大学 2013
[9]嫁接引起茄科植物可遗传的DNA甲基化模式变异及其可能机制的研究[D]. 吴蕊.东北师范大学 2009
[10]山核桃嫁接愈合过程的解剖学研究及IAA免疫金定位[D]. 刘传荷.浙江林学院 2008
本文编号：2973690
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/2973690.html
最近更新
教材专著
