高粱kafirin基因全基因组分析与应用

发布时间：2023-03-25 01:55

　　高粱籽粒可食用、饲用和食品加工业原料,因此,籽粒品质改良是高粱遗传育种的重要目标。高粱醇溶蛋白即kafirin约占种子贮藏蛋白的85%,由于其降低高粱食品的可消化性,降低籽粒中Kafirin含量是生物技术改良高粱的首选目标,同时,需要胚乳专一性启动子,将外源基因在高粱籽粒中高效表达。用生物信息学方法对高粱全基因组范围内kafirin基因进行了鉴定、表达、DNA变异和系统进化分析,找到其启动子及核心功能原件;通过优化高粱组织培养各参数,建立适合高粱遗传转化的再生体系,为进一步开展高粱遗传改良提供基础。研究结果表明:1.在高粱基因组范围内共鉴定到24个kafirin基因,分别为α、β、γ、δ-kafirin,它们的蛋白二级结构均主要以α-螺旋和无规卷曲为主,是疏水性蛋白,有信号肽。亚细胞定位为膜结合蛋白,α-kafirin理论等电点PI为6.36-9.25,分子量为24873.84-31595.47Da,是一个不稳定蛋白。β-kafirin理论等电点PI为7.99,分子量为20768.64Da,是一个不稳定碱性蛋白。γ-kafirin有跨膜螺旋结构域,理论等电点PI为8.20,分子量为22...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
第一章 前言
    1.1 高粱简介
    1.2 高粱生物技术研究进展
        1.2.1 组织培养外植体的选择
        1.2.2 基因型对高粱组织培养的影响
        1.2.3 植物激素配比对高粱组织培养的影响
        1.2.4 高粱遗传转化
    1.3 谷物醇溶蛋白研究进展
        1.3.1 谷物醇溶蛋白的理化性质
        1.3.2 谷物醇溶蛋白的应用
    1.4 高粱醇溶蛋白研究进展
        1.4.1 高粱蛋白质
        1.4.2 高粱醇溶蛋白
        1.4.3 高粱醇溶蛋白氨基酸组成
        1.4.4 高粱醇溶蛋的消化性和溶解性
        1.4.5 高粱醇溶蛋白的提取方法
        1.4.6 高粱醇溶蛋白基因的突变与转基因降低表达
        1.4.7 高粱醇溶蛋白膜
    1.5 研究目的与意义
第二章 高粱醇溶蛋白生物信息学分析
    2.1 材料与方法
        2.1.1 蛋白质二级结构及功能结构域分析方法
        2.1.2 蛋白质的三级结构分析方法
        2.1.3 蛋白质亲疏水性分析
        2.1.4 蛋白跨膜螺旋结构预测
        2.1.5 蛋白质信号肽及亚细胞定位分析方法
        2.1.6 蛋白理化性质分析
        2.1.7 基因的表达分析方法
        2.1.8 kafirin基因启动子分析
        2.1.9 kafirin变异分析方法
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 高粱kafirin基因家族基本信息分析
        2.2.2 高粱kafirin蛋白二级结构及功能结构域分析
        2.2.3 高粱kafirin蛋白的三级结构预测
        2.2.4 高粱kafirin蛋白的亲疏水性分析
        2.2.5 高粱kafirin蛋白跨膜螺旋结构预测
        2.2.6 高粱kafirin蛋白亚细胞定位
        2.2.7 高粱kafirin蛋白的理化性质分析
        2.2.8 高粱kafirin蛋白潜在信号肽剪切位点预测
        2.2.9 高粱kafirin基因表达分析
        2.2.10 高粱kafirin基因主要启动子的顺式作用元件分析
        2.2.11 高粱kafirin基因DNA变异、进化选择分析
        2.2.12 高粱kafirin蛋白聚类分析
第三章 高粱再生体系的建立
    3.1 材料与方法
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 实验方法
    3.2 结果与分析
        3.2.1 不同处理对成熟种子愈伤组织诱导的影响
        3.2.2 不同基因型对高粱成熟种子愈伤组织诱导的影响
        3.2.3 不同基因型对幼胚愈伤组织诱导的影响
        3.2.4 不同外植体对愈伤组织诱导的影响
    3.3 高粱不同外植体组织分化能力的差异分析
        3.3.1 不同基因型对成熟种子愈伤组织分化的影响
        3.3.2 不同基因型对幼胚愈伤组织分化的影响
        3.3.3 不同外植体对愈伤组织分化的影响
第四章 高粱转化与外源基因表达
    4.1 材料与方法
        4.1.1 供试材料
    4.2 克隆kafirin基因启动子
        4.2.1 引物设计
        4.2.2 PCR反应
        4.2.3 pBI121-gus载体连接反应
        4.2.4 CaCl2法大肠杆菌感受态细胞的制备
        4.2.5 大肠杆菌感受态细胞的转化
        4.2.6 测序分析
        4.2.7 农杆菌转化载体的构建与转化
        4.2.8 高粱未成熟种子与农杆菌共培养
    4.3 结果与分析
        4.3.1 高粱组培体系的优化
        4.3.2 高粱kafirin-gusA外源基因表达的检测
第五章 讨论
    5.1 褐变对高粱植株再生的影响
    5.2 外植体类型对高粱植株再生的影响
    5.3 基因型对高粱植株再生的影响
    5.4 不同培养条件对高粱成熟种子愈伤诱导的影响
    5.5 高粱kafirin与籽粒品质改良
    5.6 高粱kafirin基因启动子的作用
第六章 结论
参考文献
Abstract
攻读硕士期间发表论文
致谢
附录



本文编号：3770295