杜仲胶生物合成的关键基因作用模式及非编码RNA调控研究

发布时间：2021-10-13 21:59

　　杜仲（Eucommia ulmoides Oliver.）是杜仲科杜仲属植物,是我国特有的耐寒橡胶树,其叶、花、果、树皮、根皮均含有棉絮状的杜仲胶,杜仲胶具有“橡塑二重性”,开发潜力巨大。但杜仲各器官中胶含量相对较低,导致生产成本居高不下,严重影响了杜仲胶产业化进程。我们前期研究确定了杜仲胶生物合成主要途径,并鉴定了相关基因,同时发现了杜仲特异分化出合成长链反式聚异戊二烯的基因—FPSII类（FPS1、FPS3和FPS5）,其中FPS5被认为杜仲胶高效积累的关键酶基因,但尚未揭示杜仲胶生物合成关键基因的作用模式及非编码RNA的调控作用。本研究通过FPS5基因启动子元件分析、活性研究和反式作用因子筛选,揭示了FPS5启动子水平的调控机理;通过酵母双杂交系统+双分子荧光互补等方法,筛选了FPSII的互作蛋白;通过杜仲胶生物合成关键基因FPS5相关lncRNA和miRNA的筛选,构建了非编码RNA水平上杜仲胶合成关键基因的调控网络,以期为杜仲高产胶分子育种提供重要的理论依据和实践指导。主要研究结果如下:（1）揭示了FPS5基因反式作用因子的调控机理。对FPS5启动子区域的生物信息学分析发现,... 

【文章来源】：中国林业科学研究院北京市

【文章页数】：181 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究目的和意义
        1.1.3 项目经费来源
    1.2 植物中聚异戊二烯的研究进展
        1.2.1 植物中顺式聚异戊二烯的研究进展
        1.2.2 植物中TPI的研究进展
    1.3 主要研究目标和研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
    1.4 研究技术路线
第二章 杜仲胶合成关键基因FPS5的启动子研究
    2.1 材料与方法
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 主要试剂和仪器
        2.1.3 试验方法
    2.2 结果与分析
        2.2.1 FPS5转录起始位点的确定
        2.2.2 酵母单杂筛选与FPS5启动子互作的反式作用因子
        2.2.3 乙烯合成及转导途径相关基因与胶合成的相关性
    2.3 讨论
    2.4 小结
第三章 杜仲胶合成关键酶互作蛋白的鉴定
    3.1 材料与方法
        3.1.1 植物材料
        3.1.2 主要试剂和仪器
        3.1.3 试验方法
    3.2 结果与分析
        3.2.1 酵母双杂筛选FPS1和FPS5的互作蛋白
        3.2.2 双分子荧光互补验证蛋白互作
        3.2.3 亚细胞定位
    3.3 讨论
    3.4 小结
第四章 杜仲胶合成过程中lncRNA的鉴定及分析
    4.1 材料和方法
        4.1.1 植物材料
        4.1.2 主要试剂和仪器
        4.1.3 试验方法
    4.2 结果与分析
        4.2.1 杜仲样品采集及转录组测序
        4.2.2 转录本组装及蛋白编码基因的表达量分析
        4.2.3 lncRNA鉴定、特征及表达分析
        4.2.4 lncRNA的功能预测
        4.2.5 调控杜仲胶生物合成相关基因的lncRNA
        4.2.6 杜仲胶合成过程中关键基因FPS5的共表达网络分析
        4.2.7 实时荧光定量PCR验证
    4.3 讨论
    4.4 小结
第五章 杜仲胶生物合成过程中miRNA的鉴定及分析
    5.1 材料与方法
        5.1.1 植物材料
        5.1.2 主要试剂和仪器
        5.1.3 试验方法
    5.2 结果与分析
        5.2.1 RNA提取及转录组测序
        5.2.2 sRNA长度筛选及参考序列比对分析
        5.2.3 sRNA的分类注释
        5.2.4 miRNA的表达特征及靶基因预测
        5.2.5 调控杜仲胶生物合成相关基因的miRNA
        5.2.6 杜仲胶合成过程中关键基因FPS5参与的ceRNA网络构建
    5.3 讨论
    5.4 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
在读期间的学术研究
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Genome analysis of Taraxacum kok-saghyz Rodin provides new insights into rubber biosynthesis[J]. Tao Lin,Xia Xu,Jue Ruan,Shizhong Liu,Shigang Wu,Xiujuan Shao,Xiaobo Wang,Lin Gan,Bi Qin,Yushuang Yang,Zhukuan Cheng,Suhua Yang,Zhonghua Zhang,Guosheng Xiong,Sanwen Huang,Hong Yu,Jiayang Li.  National Science Review. 2018(01)
[2]植物启动子研究进展[J]. 李田,孙景宽,刘京涛.  生物技术通报. 2015(02)
[3]杜仲EuHMGS基因鉴定及生物信息学分析[J]. 王淋,乌云塔娜,叶生晶.  经济林研究. 2014(01)
[4]杜仲MEP途径系列基因5′端非编码区的顺式作用元件预测[J]. 乌云塔娜,刘慧敏,杜红岩.  经济林研究. 2013(04)
[5]杜仲EuACOTS基因家族的鉴定及生物信息学分析[J]. 乌云塔娜,王淋,叶生晶.  经济林研究. 2013(04)
[6]杜仲胶在杜仲叶发育过程中的含量变化研究[J]. 赵红艳,蔺芳,王太霞.  湖北农业科学. 2012(18)
[7]灰飞虱酵母双杂交cDNA文库的构建及分析[J]. 肖冬来,邓慧颖,谢荔岩,吴祖建,谢联辉.  植物保护. 2011(01)
[8]外源激素影响杜仲叶中次生代谢物含量的研究[J]. 何文广,苏印泉,徐咏梅,任钊,张付远,彭金年.  西北林学院学报. 2009(06)
[9]外源激素对杜仲胶含量和相对分子质量的影响[J]. 张付远,苏印泉,彭金年,李丹丹,何文广,张强.  西北林学院学报. 2008(04)
[10]杜仲含胶细胞的整体观察[J]. 申延,何泼,秦俊哲,董文宾.  西北林学院学报. 2006(03)

博士论文
[1]玉米ZmCIPK31基因的克隆与功能分析[D]. 张成伟.中国农业科学院 2009

硕士论文
[1]茉莉酸甲酯对罗汉果皂苷生物合成途径的影响及罗汉果中bHLH转录因子的初筛[D]. 张凯伦.北京协和医学院 2016
[2]苹果果糖积累相关基因MdTSTl和MdFK2启动子功能鉴定及其转录因子筛选[D]. 李冬霞.西北农林科技大学 2016
[3]不同寄主中RBSDV基因组表达分析及RBSDV P7-1互作寄主因子筛选[D]. 倪海平.南京农业大学 2015
[4]杜仲橡胶合成相关酶基因的克隆及功能研究[D]. 王淋.中南林业科技大学 2014
[5]酵母双杂交筛选stratifin在结肠癌干细胞中相互作用的蛋白质[D]. 宓林.复旦大学 2013
[6]杜仲不同器官杜仲胶含量、相对分子质量及其分布的动态研究[D]. 何文广.西北农林科技大学 2009
[7]杜仲法尼基焦磷酸合成酶基因超量表达对含胶细胞的影响研究[D]. 赵丹.贵州大学 2009



本文编号：3435479