光照影响拟南芥根基因表达模式的转录组分析

发布时间：2017-06-15 00:03

  本文关键词：光照影响拟南芥根基因表达模式的转录组分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：根是陆生植物生长在地下的器官,根能为植物的直立生长提供机械支撑,也是从土壤中吸收水分和矿物质的重要器官。根的发育与形态建成是植物生长发育的重要一环。在影响植物生长发育的所有环境因素中,光是最重要的因素之一。光不仅作为光合作用的能量来源,而且还作为一种重要的环境信号通过调节基因的表达、影响酶的活性等方式影响了植物生长发育和形态建成的多个方面,使植物更好地适应外界环境。拟南芥是植物科学领域最重要的模式植物之一,一直以来研究者们用琼脂板培养体系培养拟南芥,此方法操作简单,易于观察其生长状况(尤其是根系)。因此,它作为一种传统的培养拟南芥的方法被广泛应用于科学研究中。然而研究者们在过去一直忽视了培养环境中的光信号对根的生长发育与基因表达的调控等多方面的影响。近年来,有人在传统的拟南芥琼脂板培养体系的基础上提出了改进措施,即在不影响地上部分光照条件的基础上,使其根系生长在黑暗环境之中。他们测定了拟南芥幼苗的根形态建成的多个生理学指标,但尚未从分子水平对这种生长环境的基因表达做充分分析。本研究在三个不同的光条件下培养拟南芥,分别为传统拟南芥琼脂板培养(TPG, Traditional Plate Growth)、根部部分遮光培养(IPG, Improved Plate Growth)、土壤培养(SG, Soil Growth)。在拟南芥生长15天后,我们提取三个条件下拟南芥根的RNA,通过高通量测序方法进行转录组测序。我们得出以下结论：在TPG和IPG之间有141个差异表达的基因,在TPG和SG之间有2471个差异表达的基因,在IPG和SG之间有2245个差异表达的基因。通过差异基因GO富集分析,在TPG与IPG的差异基因中,有83个差异表达基因是上调的,有58个差异表达基因是下调的,这141个差异表达的基因主要被富集到生物过程和分子功能这两个主要的GO分类中。将这些差异表达基因富集到KEGG通路中,结果黄酮和黄酮醇生物合成途径、类黄酮生物合成途径是受到影响最为显著的途径。同时,我们还选取了差异显著的20个基因进行了qRT-PCR验证,比较结果显示转录组的数据与qRT-PCR的数据的相关系数都在80%以上。综上所述,通过以上结果我们可以了解基因表达的变化,为实验室对拟南芥的研究提供了背景依据,为筛选和鉴定拟南芥突变体提供了参考。
【关键词】：光 拟南芥 根 高通量测序 基因表达
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q943.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1. 引言7-21
• 1.1 光信号对植物形态建成的影响7-10
• 1.1.1. 光形态建成7-8
• 1.1.2. 向光性生长8-9
• 1.1.3. 光信号对植物根生长的影响9-10
• 1.2. 植物光受体10-13
• 1.2.1. 光敏色素11
• 1.2.2. 隐花色素11-12
• 1.2.3. 向光素12
• 1.2.4. UV-B受体以及其它光受体12-13
• 1.3. 植物激素与根形态建成的关系13-14
• 1.4. 拟南芥生长素的极性运输14-19
• 1.4.1. PINs蛋白的胞内定位及其在植物发育中的功能15-17
• 1.4.2. PGPs家族17-18
• 1.4.3. PGPs与PINs的关系18-19
• 1.5. 研究内容及意义19-21
• 2. 实验材料与方法21-36
• 2.1. 实验材料21
• 2.1.1. 拟南芥21
• 2.1.2. 质粒21
• 2.1.3. 工程菌株21
• 2.2. 主要试剂和溶液的配制21-22
• 2.2.1. 实验常用试剂21
• 2.2.2. 培养基21-22
• 2.3. 实验方法22-36
• 2.3.1. 拟南芥种子的消毒22-23
• 2.3.2. 拟南芥种子的培养23-24
• 2.3.3. 拟南芥表型的记录24
• 2.3.4. 拟南芥根的RNA的提取24-25
• 2.3.5. 转录组测序步骤25-26
• 2.3.6. Q-RT-PCR验证转录组数据26-29
• 2.3.7. 拟南芥基因组的提取29
• 2.3.8. 基因的分离与克隆29-34
• 2.3.9. 植物表达载体的构建34
• 2.3.10. 农杆菌感受态的制备与转化34-35
• 2.3.11. 遗传转化拟南芥35
• 2.3.12. 转基因植株的筛选35-36
• 3. 实验结果36-55
• 3.1. 光照条件对拟南芥根生长发育的影响36-51
• 3.1.1. 在TPG和IPG下拟南芥的培养条件36-37
• 3.1.2. TPG、IPG、SG三个条件下拟南芥根的生理特性比较37-39
• 3.1.3. TPG、IPG、SG三个生长条件下拟南芥根的转录组分析39-47
• 3.1.4. 植物光受体的表达47-48
• 3.1.5. PINs蛋白的表达48-49
• 3.1.6. qRT-PCR验证差异基因表达49-51
• 3.2. 植物蓝光受体PHOT1在根尖细胞表达模式的探索51-55
• 3.2.1. PINs蛋白启动子的克隆51-52
• 3.2.2. 启动子的连接和载体构建52-54
• 3.2.3. 转基因植株的观察54-55
• 4. 分析与讨论55-58
• 参考文献58-65
• 个人简介65-66
• 导师简介66-67
• 获得成果目录67-68
• 致谢68

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本文编号：450866