水稻果糖激酶家族基因的表达及功能初步分析
发布时间：2023-11-28 19:06
果糖激酶(Fructokinase,FRK)能磷酸化果糖,是果糖分解代谢途径中很关键的一类酶,广泛存在于细菌和动植物中。研究发现,植物FRK家族基因在其正常生长发育和逆境适应中都具有重要的生物学功能。目前,有关水稻OsFRK家族基因的表达特性和生物学功能研究的报道数量有限。本研究基于生物信息学手段,鉴定出5个水稻OsFRKs,分别命名为OsFRK1～OsFRK5,分析了其结构特点、系统发育树和表达特性等;以粳稻中花11(ZH11)为材料,利用RT-PCR法克隆了OsFRK1～OsFRK3,基于qRT-PCR法分析了OsFRK1～OsFRK3在水稻中的表达特点;采用CRISPR/Cas9等技术获得了OsFRK1～OsFRK4的T!代单基因敲除纯合突变体,并对其部分发育表型性状进行了分析。为进一步研究OsFRK家族基因在水稻生长发育与逆境适应中可能具有的生物学功能奠定了重要基础。主要研究结果如下:1.水稻OsFRKs的主要特征特性基于生物信息学分析发现,5个水稻OsFRKs都具有果糖激酶特有的ATP结合位点和底物识别位点,OsFRK1～OsFRK3可分一个亚家族,OsFRK4～OsFRK5...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
英文缩略表
第1章 文献综述
1.1 植物果糖激酶(FRK)的研究进展
1.1.1 植物FRK的结构特点
1.1.2 植物FRK参与的酶学反应
1.1.3 植物FRK对植株生长发育的影响
1.1.4 植物FRK在非生物胁迫中的作用
1.1.5 水稻OsFRK家族基因的研究进展
1.2 CRISPR/Cas9技术的研究进展
1.2.1 CRISPR/Cas9技术的发展
1.2.2 CRISPR/Cas9技术的特点
1.2.3 CRISPR/Cas9技术的应用
1.3 本研究的内容、目的及意义
第2章 材料和方法
2.1 实验材料
2.1.1 菌株与载体
2.1.2 遗传材料
2.1.3 药品试剂和仪器设备
2.2 实验方法
2.2.1 遗传材料的生长与处理
2.2.2 水稻组织的核酸提取
2.2.3 水稻OsFRKs的生物信息学分析
2.2.4 水稻OsFRKs的克隆与qPCR分析
2.2.5 CRISPR/Cas9靶点设计
2.2.6 CRISPR/Cas9敲除表达载体的构建
2.2.7 根癌农杆菌介导的水稻遗传转化
2.2.8 敲除突变体材料的分子鉴定
2.2.9 敲除突变体材料的农艺性状考察
2.2.10 幼苗生长势分析
第3章 结果与分析
3.1 水稻OsFRKs的生物信息学分析
3.1.1 水稻OsFRKs的鉴定
3.1.2 水稻OsFRKs蛋白的系统进化树分析
3.1.3 水稻OsFRKs在染色体上的位置及基因结构
3.1.4 水稻OsFRKs的启动子顺式作用元件分析
3.1.5 水稻OsFRKs的组织特异性表达谱分析
3.2 水稻OsFRKs的克隆及表达模式分析
3.3 水稻OsFRKs的CRISPR/Cas9敲除载体的获得
3.3.1 设计获得了水稻OsFRKs的敲除靶点
3.3.2 成功构建水稻OsFRKs的敲除表达载体
3.4 水稻OsFRKs转基因T0代植株的获得与鉴定
3.4.1 转基因T0代植株的获得
3.4.2 转基因T0代植株的HPT检测
3.4.3 转基因T0代植株的突变类型检测
3.4.4 转基因T0代纯合植株中目的蛋白的氨基酸序列分析
3.5 水稻OsFRKs T1代突变体的鉴定
3.5.1 水稻OsFRKs的T1代植株抗性基因HPT检测
3.5.2 水稻OsFRK1的T_1代敲除纯合突变体的分子鉴定
3.5.3 水稻OsFRK2的T_1代敲除纯合突变体的分子鉴定
3.5.4 水稻OsFRK3的T1代敲除纯合突变体的分子鉴定
3.5.5 水稻OsFRK4的T_1代敲除纯合突变体的分子鉴定
3.6 水稻OsFRKs的T_1代敲除纯合突变体的表型分析
3.6.1 水稻OsFRK1的T_1代敲除纯合突变体的农艺性状考察
3.6.2 水稻OsFRK2的T1代敲除纯合突变体的农艺性状考察
3.6.3 水稻OsFRK3的T_1代敲除纯合突变体的农艺性状考察
3.6.4 水稻OsFRK4的T1代敲除纯合突变体的表型观察
3.7 水稻OsFRK2的T2代敲除纯合突变体幼苗生长发育表型观察
第4章 讨论与展望
4.1 水稻OsFRKs的鉴定及其结构特征
4.2 水稻OsFRKs敲除突变体的创建
4.3 水稻OsFRKs的表达模式与功能
4.4 水稻OsFRKs的研究展望
致谢
参考文献
附录Ⅰ
附录Ⅱ
附录Ⅲ
本文编号：3868758
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
英文缩略表
第1章 文献综述
1.1 植物果糖激酶(FRK)的研究进展
1.1.1 植物FRK的结构特点
1.1.2 植物FRK参与的酶学反应
1.1.3 植物FRK对植株生长发育的影响
1.1.4 植物FRK在非生物胁迫中的作用
1.1.5 水稻OsFRK家族基因的研究进展
1.2 CRISPR/Cas9技术的研究进展
1.2.1 CRISPR/Cas9技术的发展
1.2.2 CRISPR/Cas9技术的特点
1.2.3 CRISPR/Cas9技术的应用
1.3 本研究的内容、目的及意义
第2章 材料和方法
2.1 实验材料
2.1.1 菌株与载体
2.1.2 遗传材料
2.1.3 药品试剂和仪器设备
2.2 实验方法
2.2.1 遗传材料的生长与处理
2.2.2 水稻组织的核酸提取
2.2.3 水稻OsFRKs的生物信息学分析
2.2.4 水稻OsFRKs的克隆与qPCR分析
2.2.5 CRISPR/Cas9靶点设计
2.2.6 CRISPR/Cas9敲除表达载体的构建
2.2.7 根癌农杆菌介导的水稻遗传转化
2.2.8 敲除突变体材料的分子鉴定
2.2.9 敲除突变体材料的农艺性状考察
2.2.10 幼苗生长势分析
第3章 结果与分析
3.1 水稻OsFRKs的生物信息学分析
3.1.1 水稻OsFRKs的鉴定
3.1.2 水稻OsFRKs蛋白的系统进化树分析
3.1.3 水稻OsFRKs在染色体上的位置及基因结构
3.1.4 水稻OsFRKs的启动子顺式作用元件分析
3.1.5 水稻OsFRKs的组织特异性表达谱分析
3.2 水稻OsFRKs的克隆及表达模式分析
3.3 水稻OsFRKs的CRISPR/Cas9敲除载体的获得
3.3.1 设计获得了水稻OsFRKs的敲除靶点
3.3.2 成功构建水稻OsFRKs的敲除表达载体
3.4 水稻OsFRKs转基因T0代植株的获得与鉴定
3.4.1 转基因T0代植株的获得
3.4.2 转基因T0代植株的HPT检测
3.4.3 转基因T0代植株的突变类型检测
3.4.4 转基因T0代纯合植株中目的蛋白的氨基酸序列分析
3.5 水稻OsFRKs T1代突变体的鉴定
3.5.1 水稻OsFRKs的T1代植株抗性基因HPT检测
3.5.2 水稻OsFRK1的T_1代敲除纯合突变体的分子鉴定
3.5.3 水稻OsFRK2的T_1代敲除纯合突变体的分子鉴定
3.5.4 水稻OsFRK3的T1代敲除纯合突变体的分子鉴定
3.5.5 水稻OsFRK4的T_1代敲除纯合突变体的分子鉴定
3.6 水稻OsFRKs的T_1代敲除纯合突变体的表型分析
3.6.1 水稻OsFRK1的T_1代敲除纯合突变体的农艺性状考察
3.6.2 水稻OsFRK2的T1代敲除纯合突变体的农艺性状考察
3.6.3 水稻OsFRK3的T_1代敲除纯合突变体的农艺性状考察
3.6.4 水稻OsFRK4的T1代敲除纯合突变体的表型观察
3.7 水稻OsFRK2的T2代敲除纯合突变体幼苗生长发育表型观察
第4章 讨论与展望
4.1 水稻OsFRKs的鉴定及其结构特征
4.2 水稻OsFRKs敲除突变体的创建
4.3 水稻OsFRKs的表达模式与功能
4.4 水稻OsFRKs的研究展望
致谢
参考文献
附录Ⅰ
附录Ⅱ
附录Ⅲ
本文编号：3868758
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