黄瓜果实长度调控基因SF2的克隆及分子机制的研究

发布时间：2021-05-12 00:31

　　植物器官大小和形状的调控机制是重要的基础生物学问题。在细胞学水平上,细胞增殖和细胞膨大决定了器官的大小和形态,然而其分子调控机制依然存在许多未知。果实的大小和形状影响了收获器官的产量和商品品质,是重要的农艺性状。黄瓜（Cucumis sativus L.）作为我国设施栽培的主要蔬菜作物之一,具有重要的经济价值。同时黄瓜果实属于瓠果,果实生长速度快,形态变异丰富多样,是研究果实形态建成的优良系统。因此,解析黄瓜果实形态建成的遗传机理和分子机制,将具有重要的理论和应用价值。本课题利用一个黄瓜短瓜突变体sf2（short fruit 2）,通过遗传克隆得到一个控制果长的候选基因SF2（Short Fruit 2）。对SF2基因的功能及全基因组靶点进行挖掘分析,揭示了SF2通过直接调控激素合成和信号转导相关的关键基因影响细胞增殖,从而调控黄瓜果实发育的复杂调控网络;并提出了SF2介导的基因激活和抑制的表观调控模型。主要结果如下:1、明确了SF2通过促进细胞增殖调控黄瓜果实发育短瓜突变体sf2的短瓜表型是由一个隐性单基因控制,利用MutMap技术结合传统遗传定位的方法,克隆了果长候选基因SF2;... 

【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词
第一章 文献综述
    1.1 植物器官大小的研究进展
        1.1.1 植物器官大小的特征和意义
        1.1.2 植物器官的发育过程
        1.1.3 植物器官大小调控因子的研究进展
    1.2 植物果实发育的研究进展
        1.2.1 植物果实的形态特征
        1.2.2 植物果实发育的细胞学基础
        1.2.3 植物果实发育过程中的激素调控
        1.2.4 黄瓜果实发育相关进展
    1.3 组蛋白去乙酰化酶复合体在植物中的功能研究进展
    1.4 本研究的目的和意义
第二章 黄瓜果实长度基因SF2的克隆及其功能初步分析
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 试验材料
        2.2.2 主要试剂和仪器
        2.2.3 引物
        2.2.4 试验方法
    2.3 结果与分析
        2.3.1 sf2 短瓜突变体表型分析与鉴定
        2.3.2 SF2 基因定位与克隆
        2.3.3 SF2 是一个保守的核定位蛋白
        2.3.4 转基因互补sf2 短瓜表型
        2.3.5 利用CRISPR/Cas9 系统转基因敲除SF2
        2.3.6 多克隆抗体的特异性鉴定
        2.3.7 黄瓜不同组织SF2的mRNA和蛋白表达分析
        2.3.8 黄瓜果实不同发育时期SF2的mRNA和蛋白表达分析
        2.3.9 SF2 在果实中的免疫荧光定位
    2.4 讨论
第三章 SF2 参与HDAC复合体的形成及作用机制研究
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 试验材料
        3.2.2 主要试剂和仪器
        3.2.3 引物
        3.2.4 试验方法
    3.3 结果与分析
        3.3.1 SF2 互作蛋白的挖掘与验证
        3.3.2 SF2G515E对 SF2 的全基因组结合能力的影响
        3.3.3 G515E突变促进了全基因组的乙酰化水平
    3.4 讨论
第四章 SF2全基因组靶点的挖掘与分析
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 试验材料
        4.2.2 主要试剂和仪器
        4.2.3 引物
        4.2.4 试验方法
    4.3 结果与分析
        4.3.1 野生型WT与突变体sf2 果实的RNA-seq分析
        4.3.2 SF2 主要结合在靶基因的启动子和基因body区域
        4.3.3 SF2 的结合元件的分析
        4.3.4 SF2 的全基因组结合水平与乙酰化水平的关联性分析
        4.3.5 SF2 的全基因组结合水平与基因表达水平的关联性分析
        4.3.6 WT和 sf2 果实中H3K9ac和 H3K14ac结合peaks分析
        4.3.7 核心抑制靶基因集的挖掘
        4.3.8 核心激活靶基因集的挖掘
        4.3.9 SF2 激活基因集具有更高的SF2 结合水平、H3K9ac水平以及H3K14ac水平
    4.4 讨论
        4.4.1 SF2 通过组蛋白去乙酰化修饰抑制激素合成和信号相关基因的表达
        4.4.2 SF2 通过组蛋白去乙酰化修饰激活细胞周期途径相关基因的表达
        4.4.3 SF2 抑制和促进基因表达的表观调控机制
第五章 SF2下游调控网络在果实发育过程中的功能研究
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 试验材料
        5.2.2 主要试剂和仪器
        5.2.3 引物
        5.2.4 试验方法
    5.3 结果与分析
        5.3.1 核心抑制靶基因集在早期果实发育过程中的表达模式
        5.3.2 核心激活靶基因集在早期果实发育过程中的表达模式
        5.3.3 SF2 通过调控细胞分裂素合成代谢途径影响果实细胞增殖
        5.3.4 SF2 通过调控多胺合成途径影响果实细胞增殖
        5.3.5 细胞分裂素和多胺在果实细胞增殖过程中的协同调控
    5.4 讨论
第六章 结论与创新点
    6.1 结论
    6.2 创新点
参考文献
附录
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]植物器官大小相关基因研究进展（英文）[J]. 黄琼林,何瑞,詹若挺,陈蔚文.  热带亚热带植物学报. 2013(06)
[2]拟南芥YUAN1基因调控器官形状和大小[J]. 张海瑞,徐冉,高玉梅,金维环,郜刚,李云海.  遗传. 2013(09)
[3]细胞分裂素对植物生长发育的影响[J]. 陈洁.  现代园艺. 2012(14)
[4]植物激素对果树单性结实调控的研究进展[J]. 王西成,王晨,房经贵,上官凌飞,刘洪,韩键.  植物生理学报. 2012(07)
[5]高等植物赤霉素代谢及其信号转导通路[J]. 岳川,曾建明,曹红利,王新超,章志芳.  植物生理学报. 2012(02)
[6]组蛋白修饰组合模式研究进展[J]. 崔向军,李宏.  内蒙古大学学报(自然科学版). 2012(01)
[7]植物干细胞调控的分子机制[J]. 马克学,李芬,席兴字.  生命的化学. 2007(04)
[8]BUD2,encoding an S-adenosylmethionine decarboxylase,is required for Arabidopsis growth and development[J]. Chunmin Ge~(1,2,*) Xia Cui~(1,2,*) Yonghong Wang~1 Yuxin Hu~3 Zhiming Fu~1 Dongfen Zhang~(1,2) Zhukuan Cheng~1 Jiayang Li~1 ~1State Key Laboratory of Plant Genomics and National Center for Plant Gene Research,Institute of Genetics and Developmental Biology,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China;~2Graduate School,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China;~3Institute of Botany,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100093,China.  Cell Research. 2006(05)
[9]Spd和MGBG对黄瓜子房内源多胺和蛋白质组成的影响及与单性结实的关系[J]. 陈学好,于杰,徐强,郭绍贵.  园艺学报. 2005(04)
[10]外源多胺对富士苹果花和幼果内源多胺与激素的影响[J]. 徐继忠,陈海江,马宝焜,章文才.  园艺学报. 2001(03)



本文编号：3182388