普通烟草中水通道蛋白基因家族的鉴定和转录组分析
发布时间：2021-08-28 16:26
烟草作为主要的经济作物,在种植过程中易遇到干旱、低温、低钾等环境胁迫。水通道蛋白（aquaporin,AQP）是植物中主要的膜内在蛋白,能调控植物的开花、气孔运动、细胞伸长与分化、逆境胁迫等生长发育过程。挖掘烟草中潜在的AQP抗性基因有利于烟草种植的遗传改良进而提高烟草的质量和产量。本研究利用普通烟草K326的基因组信息鉴定AQP基因家族,并对该家族成员命名分组、理化性质预测、进化关系和表达模式分析,为烟草AQP的基因挖掘和功能分析奠定数据基础。结果如下:1、烟草中鉴定到101个NtAQPs基因。对拟南芥、水稻、杨树和烟草的AQP蛋白构建进化树,结果显示,NtAQPs分为PIP、TIP、NIP、SIP和XIP五个亚家族,再次细分为:2个PIP亚组、5个TIP亚组、7个NIP亚组、2个SIP亚组和2个XIP亚组。2、各亚家族成员的氨基酸结构相对保守。多序列比对显示,大多数NtAQPs含有2个NPA基序、相对保守的芳香族/精氨酸（Ar/R）选择过滤位点和Froger位点。多数NtAQPs定位于质膜和液泡膜上,而NtPIP1-13和NtPIP1-15位于内质网上。TMHMM Server预测...
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
烟草、拟南芥、水稻和杨树中AQPs的进化树分析
普通烟草中水通道蛋白基因家族的鉴定和转录组分析22除过NtPIP1-1、NtPIP1-2、NtPIP1-5、NtPIP1-16、NtPIP2-13、NtPIP1-11~NtPIP1-15无LE2位点，NtPIP1-10的LE2位点为Ile，其余NtPIPs的LE2位点均为Arg。图2NtAQP中各亚家族的多序列联配Fig.2ThemultiplesequencealignmentofeachNtAQPsubfamily*TM1~TM7代表跨膜结构序列，LooA-LoopF表示连接的环序列，实线的方框代表NPA基序，H2、H5、LE1、LE2表示Ar/R选择性过滤位点，P1~P5表示Froger位点。Transmembranestructuresequence(TM1-TM7)werehighlightedbysolidlineandconnectingloopwerehighlightedbydottedline.NPAregionswereshowninthesolidboxes.Ar/RselectivityfilterresiduesincludingH2,H5,LE1,LE2andFroger’residuesincludingP1-P5wereshowninthedottedboxes.Froger位点的氨基酸变化不一，P1为氨基酸M/Q/G/S/-；除过NtPIP1-1、NtPIP1-2、NtPIP1-5、NtPIP1-11~NtPIP1-16、NtPIP2-13无P2位点，NtPIP1-10的P2位点为His，其余NtPIPs的P2位点均为丝氨酸（Serine，S/Ser）；除过NtPIP1-1、NtPIP1-2、NtPIP1-5、NtPIP1-13、NtPIP1-14、NtPIP2-13无P3位点，NtPIP1-10的P3位点为Ser，其余NtPIPs的P3位点均为丙氨酸（Alanine，A/Ala）；P4位点为D/E/F/-氨基酸；除NtPIP1-5、NtPIP1-8、NtPIP1-10~NtPIP1-16、NtPIP1-13、NtPIP1-14、NtPIP2-13无P5位点，NtPIP2-14的P5位点为Leu，其余NtPIPs的P5位点均为色氨酸（Tryptophan，W/Trp）。3.3.2NtTIPs的多序列比对分析
山东农业大学硕士学位论文25图3NtAQP的基因结构示意图Fig.3ThediagrammaticsketchofgenestructureineachNtAQP*黄色的方框表示基因的外显子位置，中间的黑线为内含子，浅绿色的方框代表5’UTR和3’UTR。浅红色、深红色和深绿色分别表示AQP结构域MIP、生长素诱导结构域、Sec膜整合蛋白结构域。Yellowboxesdisplayedexonandsolidlinesweredisplayedintron.Untranslatedregions(UTRs)wereshowninthesidegene.MIP,Auxin_inducibleandSecEdomainswererepresentbylightred,darkredanddarkgreenboxes,respectively.3.4.2NtAQPs的motif分析利用MEME和TBtool软件对NtAQPs蛋白序列进行motif分布可视化（图4）。10个motif氨基酸信息如附表3所示。结果显示，相同亚家族内的motif分布较为一致。在NtPIP亚家族中，NtPIP1-15只含有motif4，其他成员motif数量在4~8之间。大多数成员含有motif3、motif4、motif10。motif4的存在和motif9的缺失使NtPIP亚家族区别于其他亚家族且具有底物特异性。在NtTIP亚家族中，大部分成员含有个6个motif：motif1、motif2、motif5、motif6、motif7和motif9，而NtTIP1-10仅含有motif2和motif5两个基序。2个motif9的存在和motif7的缺失使NtTIP4s区别于其他NtTIP亚组。NtNIPs的基序主要有motif1、motif2、motif6和motif9，且大部分NtNIPs包含2个motif9。NtNIP1-7只含有1个motif1基序，而NtNIP5-1含有NtPIP亚家族特有基序motif4。所以，NtNIP1-7和NtNIP5-1由于复杂的分类和基序分布有待进一步验证其功能特征。相
【参考文献】：
期刊论文
[1]天山雪莲水孔蛋白基因（AQP）家族鉴定与生物信息学分析[J]. 夏雯雯,李锦,祝建波. 江苏农业学报. 2016(06)
[2]基于GIS的湖北西部烟草种植气象灾害危险性分析[J]. 孟丹,陈正洪,李建平,阳威,何飞,陈振国. 中国农业气象. 2015(05)
[3]高吸水树脂在烟草包衣丸化种子中的应用研究[J]. 郑昀晔,崔华威,索文龙,胡晋,马文广. 种子. 2014(03)
[4]烟蚜的抗药性现状及其综合治理[J]. 崔新倩. 农药研究与应用. 2011(04)
[5]烟草黑胫病生物防治的研究进展[J]. 蔡勇,肖启明,杜桂萍. 安徽农业科学. 2010(11)
[6]干旱胁迫对烟草腺毛密度及叶面分泌物的影响[J]. 齐永杰,徐锦锦,梁伟. 广东农业科学. 2008(06)
[7]Upland rice and lowland rice exhibited different P/P expression under water deficit and ABA treatment[J]. David Lane. Cell Research. 2006(07)
硕士论文
[1]β-氨基丁酸提高烟草幼苗抵御高温和高盐胁迫的初步研究[D]. 张清莉.中国科学技术大学 2015
[2]烟草内生真菌种群多样性及烟草赤星病生防内生菌的筛选[D]. 裴洲洋.河南农业大学 2009
本文编号：3368855
【文章来源】：山东农业大学山东省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
烟草、拟南芥、水稻和杨树中AQPs的进化树分析
普通烟草中水通道蛋白基因家族的鉴定和转录组分析22除过NtPIP1-1、NtPIP1-2、NtPIP1-5、NtPIP1-16、NtPIP2-13、NtPIP1-11~NtPIP1-15无LE2位点，NtPIP1-10的LE2位点为Ile，其余NtPIPs的LE2位点均为Arg。图2NtAQP中各亚家族的多序列联配Fig.2ThemultiplesequencealignmentofeachNtAQPsubfamily*TM1~TM7代表跨膜结构序列，LooA-LoopF表示连接的环序列，实线的方框代表NPA基序，H2、H5、LE1、LE2表示Ar/R选择性过滤位点，P1~P5表示Froger位点。Transmembranestructuresequence(TM1-TM7)werehighlightedbysolidlineandconnectingloopwerehighlightedbydottedline.NPAregionswereshowninthesolidboxes.Ar/RselectivityfilterresiduesincludingH2,H5,LE1,LE2andFroger’residuesincludingP1-P5wereshowninthedottedboxes.Froger位点的氨基酸变化不一，P1为氨基酸M/Q/G/S/-；除过NtPIP1-1、NtPIP1-2、NtPIP1-5、NtPIP1-11~NtPIP1-16、NtPIP2-13无P2位点，NtPIP1-10的P2位点为His，其余NtPIPs的P2位点均为丝氨酸（Serine，S/Ser）；除过NtPIP1-1、NtPIP1-2、NtPIP1-5、NtPIP1-13、NtPIP1-14、NtPIP2-13无P3位点，NtPIP1-10的P3位点为Ser，其余NtPIPs的P3位点均为丙氨酸（Alanine，A/Ala）；P4位点为D/E/F/-氨基酸；除NtPIP1-5、NtPIP1-8、NtPIP1-10~NtPIP1-16、NtPIP1-13、NtPIP1-14、NtPIP2-13无P5位点，NtPIP2-14的P5位点为Leu，其余NtPIPs的P5位点均为色氨酸（Tryptophan，W/Trp）。3.3.2NtTIPs的多序列比对分析
山东农业大学硕士学位论文25图3NtAQP的基因结构示意图Fig.3ThediagrammaticsketchofgenestructureineachNtAQP*黄色的方框表示基因的外显子位置，中间的黑线为内含子，浅绿色的方框代表5’UTR和3’UTR。浅红色、深红色和深绿色分别表示AQP结构域MIP、生长素诱导结构域、Sec膜整合蛋白结构域。Yellowboxesdisplayedexonandsolidlinesweredisplayedintron.Untranslatedregions(UTRs)wereshowninthesidegene.MIP,Auxin_inducibleandSecEdomainswererepresentbylightred,darkredanddarkgreenboxes,respectively.3.4.2NtAQPs的motif分析利用MEME和TBtool软件对NtAQPs蛋白序列进行motif分布可视化（图4）。10个motif氨基酸信息如附表3所示。结果显示，相同亚家族内的motif分布较为一致。在NtPIP亚家族中，NtPIP1-15只含有motif4，其他成员motif数量在4~8之间。大多数成员含有motif3、motif4、motif10。motif4的存在和motif9的缺失使NtPIP亚家族区别于其他亚家族且具有底物特异性。在NtTIP亚家族中，大部分成员含有个6个motif：motif1、motif2、motif5、motif6、motif7和motif9，而NtTIP1-10仅含有motif2和motif5两个基序。2个motif9的存在和motif7的缺失使NtTIP4s区别于其他NtTIP亚组。NtNIPs的基序主要有motif1、motif2、motif6和motif9，且大部分NtNIPs包含2个motif9。NtNIP1-7只含有1个motif1基序，而NtNIP5-1含有NtPIP亚家族特有基序motif4。所以，NtNIP1-7和NtNIP5-1由于复杂的分类和基序分布有待进一步验证其功能特征。相
【参考文献】：
期刊论文
[1]天山雪莲水孔蛋白基因（AQP）家族鉴定与生物信息学分析[J]. 夏雯雯,李锦,祝建波. 江苏农业学报. 2016(06)
[2]基于GIS的湖北西部烟草种植气象灾害危险性分析[J]. 孟丹,陈正洪,李建平,阳威,何飞,陈振国. 中国农业气象. 2015(05)
[3]高吸水树脂在烟草包衣丸化种子中的应用研究[J]. 郑昀晔,崔华威,索文龙,胡晋,马文广. 种子. 2014(03)
[4]烟蚜的抗药性现状及其综合治理[J]. 崔新倩. 农药研究与应用. 2011(04)
[5]烟草黑胫病生物防治的研究进展[J]. 蔡勇,肖启明,杜桂萍. 安徽农业科学. 2010(11)
[6]干旱胁迫对烟草腺毛密度及叶面分泌物的影响[J]. 齐永杰,徐锦锦,梁伟. 广东农业科学. 2008(06)
[7]Upland rice and lowland rice exhibited different P/P expression under water deficit and ABA treatment[J]. David Lane. Cell Research. 2006(07)
硕士论文
[1]β-氨基丁酸提高烟草幼苗抵御高温和高盐胁迫的初步研究[D]. 张清莉.中国科学技术大学 2015
[2]烟草内生真菌种群多样性及烟草赤星病生防内生菌的筛选[D]. 裴洲洋.河南农业大学 2009
本文编号：3368855
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