拟南芥气孔指数调控基因AtIQD21生物学功能的初步研究

发布时间：2017-04-24 13:05

  本文关键词：拟南芥气孔指数调控基因AtIQD21生物学功能的初步研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：气孔对植物的水分利用、营养吸收、物质代谢以及整个生态环境起到了非常重要的调节作用。在拟南芥中气孔的发育起源于一系列表皮原细胞的不对称分裂和细胞命运的特化事件。并由SPCH(SPEECHLESS)、FAMA等多个基因共同调控构成复杂的信号网络机制。伴随着对调控气孔发育过程关键基因研究的深入,许多参与气孔发育关键过程的其他调控基因也被鉴定出来。本研究借助GENEGIVESTIGATER生物信息学在线分析工具,分析了拟南芥基因At IQD21。首先,我们对该基因进行了相关的结构特征分析,发现该基因ORF由1419bp核苷酸组成,共编码472个氨基酸,而三个IQ结构域是编码结合Ca2+的基序。该基因蛋白质跨膜区最长为33个氨基酸,最短的为17个氨基酸。该蛋白为不稳定态蛋白,亲水蛋白。该基因蛋白还与OST1(OPEN STOMATAL 1)蛋白互作关系紧密。再次,我们也进行了该基因蛋白的亚细胞定位分析,发现其在细胞核和细胞膜表达。我们通过RT-qPCR检测方法定量检测了该基因在野生型拟南芥组织器官根、茎、叶、花中的表达量,发现过表达突变体植株叶中该基因表达量显著高于野生型拟南芥,野生型拟南芥中,花中该基因表达量最高,其次是茎,其次根中有较少的表达,而叶中表达量最少。再次,我们从拟南芥基因组cDNA中克隆得到了AtIQD21基因,并通过Gateway重组克隆技术构建了该基因的植物过表达载体,并转化野生型拟南芥最终得到了过表达At IQD21基因的拟南芥植株。然后,我们又对At IQD21缺失基因突变体和AtIQD21过表达突变体进行了成熟叶气孔指数调查。其中我们通过一系列探索改进得到了一种新颖的拟南芥气孔表皮的制片方法,得到了简便清晰的表皮样品装片,并通过Sigma Plot统计软件做方差分析,分析了该基因缺失突变体气孔指数与野生型拟南芥的差异性,发现At IQD21缺失突变体气孔指数比野生型拟南芥显著地升高,而At IQD21过表达突变体气孔指数显著低于野生型拟南芥。这表明AtIQD21可能参与调控表皮细胞不均等分裂的过程,使不均等分裂异常。这为该基因进一步的结构与功能研究奠定了科学基础。
【关键词】：AtIQD21 气孔指数 过表达和基因敲除植株 结构分析 亚细胞定位
【学位授予单位】：天津农学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q943.2
【目录】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-13
• 第一章 引言13-26
• 1 文献综述13-23
• 1.1 植物气孔发育研究进展13-15
• 1.2 植物钙调素结合蛋白IQD的研究概况15-23
• 2 本研究内容的主要23-24
• 3 本研究的目的和意义24-26
• 第二章 AtIQD21基因的GENEVESTIGATOR分析及结构特征分析26-36
• 1 试验材料26-27
• 1.1 AtIQD21基因序列数据库来源26
• 1.2 AtIQD21基因结构特征生物信息学数据库26-27
• 2 试验方法27-29
• 2.1 AtIQD21基因的GENEVESTIGATOR分析27-28
• 2.2 AtIQD21结构特征分析28-29
• 3 试验结果29-35
• 3.1 GENEVESTIGATOR和ATTED-Ⅱ分析29
• 3.3 STRING数据库分析29-31
• 3.4 拟南芥AtIQD21蛋白质序列分析31-32
• 3.5 拟南芥AtIQD21蛋白质理化性质分析32
• 3.6 拟南芥AtIQD21蛋白质疏水性分析32-33
• 3.7 拟南芥AtIQD21蛋白跨膜分析33-34
• 3.8 拟南芥AtIQD21蛋白保守结构域分析34
• 3.9 AtIQD21基因的亚细胞定位分析34-35
• 4 讨论35-36
• 第三章 AtIQD21基因组织器官表达及亚细胞定位分析36-46
• 1 试验材料36-37
• 1.1 试验材料36
• 1.2 主要试剂36
• 1.3 主要设备和材料36-37
• 2 试验方法37-42
• 2.1 引物设计37
• 2.2 基因序列的扩增37-38
• 2.3 Gate Way克隆38-39
• 2.4 表达克隆载体活化和提取39
• 2.5 基因枪转化39-40
• 2.6 RT-qPCR定量检测40-42
• 3 结果与讨论42-45
• 3.1 瞬时表达载体的构建42-43
• 3.2 目标蛋白在洋葱表皮细胞中的定位43-44
• 3.3 野生型拟南芥At IQD21组织表达分析44-45
• 4 讨论45-46
• 第四章 AtIQD21的克隆及拟南芥转化46-58
• 1 材料46-47
• 1.1 试验材料46
• 1.2 主要仪器和设备46-47
• 1.3 主要试剂配制47
• 2 试验方法47-54
• 2.1 AtIQD21基因的克隆47-51
• 2.2 过表达载体构建51-54
• 3 试验结果54-57
• 3.1 拟南芥At IQD21基因的克隆55
• 3.2 入门载体克隆和表达载体的构建55-56
• 3.3 AtIQD21过表达突变体的筛选56-57
• 3.4 AtIQD21过表达突变体叶片AtIQD21基因表达量57
• 4 讨论57-58
• 第五章 AtIQD21突变体气孔的表型鉴定58-63
• 1 试验材料58-59
• 1.1 植物材料58
• 1.2 主要仪器设备58
• 1.3 主要试剂配制58-59
• 1.4 计算机软件资源59
• 2 试验方法59-61
• 2.1 拟南芥植株培育59
• 2.2 拟南芥叶片下表皮玻片制备59-61
• 3 试验结果61-62
• 3.1 Image J软件计数结果和Excel表格统计结果61
• 3.2 Salk-047040子叶气孔密度与指数的差异性分析61-62
• 3.3 AtIQD21过表达拟南芥突变体气孔密度和指数的差异性分析62
• 4 讨论62-63
• 第六章 结论63-65
• 参考文献65-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72

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