棉纤维发育相关R2R3-MYB和CAD基因家族分析

发布时间：2017-07-01 11:05

  本文关键词：棉纤维发育相关R2R3-MYB和CAD基因家族分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：棉花是一种重要的经济作物,它是天然纤维的最主要来源。基因工程则可利用棉花纤维发育相关基因对棉花纤维品质改良,推动棉花纤维品质的提高。随着陆地棉基因组测序工作的完成,使我们能够在全基因组水平上对各基因家族进行分析,筛选出与棉纤维发育相关的基因,为后续利用基因工程手段改良棉花纤维品质奠定基础。主要研究成果如下:(1)对R2R3-MYB基因家族进行了鉴定和表达分析,在陆地棉基因组中共鉴定到326个R2R3-MYB基因,对其在各个组织和棉纤维不同发育时期进行表达分析。筛选出5个在棉纤维发育中优势表达的基因,并对其进行了荧光定量PCR验证,发现表达水平高低情况基本和深度测序结果一致。而后我们根据深度测序和荧光定量PCR实验结果对5个基因中表达量较高且在棉纤维次生壁增厚期表达量显著升高的Gh MYB42基因进行了克隆和表达载体的构建并利用农杆菌介导法将其转化拟南芥当中,对转基因后代进行了筛选。为后续利用该基因改良棉花纤维奠定基础。(2)我们又对木质素合成相关基因CAD基因家族进行了分析,对CAD基因家族的的基因结构、染色体分布、基因倍增模式、系统进化和在棉纤维发育中的表达情况进行了分析。在陆地棉基因组中共筛选到21个的CAD基因,同源性高的CAD基因复制对之间有相似的基因结构;在CAD基因家族中共有19对复制基因,片段重复和串联重复是CAD基因扩增的主要方式。CAD基因可分为七个亚组,且不同物种中功能相近的基因聚类在相同亚组。利用深度测序表达数据显示大多数CAD基因参与了棉纤维的发育。其中Gh CAD3和Gh CAD6是表达量最高的两个基因且在棉纤维次生壁增厚期表达量显著升高,Gh CAD3和Gh CAD6是一对受到净化选择的复制基因,因此它们在进化上是保守的功能基因而非冗余基因,这为我们将它们作为研究对象提供了理论依据。为进一步推测其在棉纤维发育中的作用,我们我们寻找了它们在拟南芥CAD基因家族中的同源基因,得到Gh CAD3和Gh CAD6在拟南芥中的共同同源基因是At CAD5。我们筛选出纯和的Atcad5突变体,并对比观察了突变体和野生型之间的根毛差异,发现突变体有更长的根毛,这说明CAD基因可能对拟南芥根毛的伸长有一定的抑制作用,为后续利用该基因改良棉花纤维提供一定的理论基础。本文通过对R2R3-MYB和CAD基因家族进行了鉴定和表达分析,对这两个家族中参与棉纤维发育的基因进行了筛选和进一步研究,为后续利用这两个基因家族的基因改良棉纤维品质奠定了一定的基础,
【关键词】：棉纤维 R2R3-MYB基因家族 CAD基因家族 深度测序
【学位授予单位】：新疆师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S562
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 文献综述7-21
• 1.1 棉纤维发育机制研究进展8-11
• 1.1.1 棉纤维细胞的分化起始期8-9
• 1.1.2 棉纤维的伸长和初生壁合成期9-10
• 1.1.3 次生壁加厚期10-11
• 1.1.4 棉纤维的脱水成熟11
• 1.2 植物MYB转录因子的研究现状11-18
• 1.2.1 植物MYB转录因子的进化12-13
• 1.2.2 植物MYB基因结构和分类13-14
• 1.2.3 植物MYB基因的功能14-17
• 1.2.4 棉花中的MYB转录因子17-18
• 1.3 植物CAD基因的研究现状18-20
• 1.3.1 CAD基因的结构和分类18
• 1.3.2 CAD基因的功能18-19
• 1.3.3 棉花中的CAD基因19-20
• 1.4 本研究的目的意义和研究内容20-21
• 2 棉花R2R3-MYB转录因子的鉴定和表达分析21-36
• 2.1 实验材料和试剂21-22
• 2.1.1 实验材料21-22
• 2.2 试验方法22-29
• 2.2.1 陆地棉全基因组中全基因组R2R3-MYB转录因子的挖掘22
• 2.2.2 陆地棉R2R3-MYB转录因子表达分析。22-24
• 2.2.3 Gh MYB42基因的克隆和载体构建对构建好的克隆载体进行检测，具体步骤如下：24-26
• 2.2.4 融合表达载体的构建和鉴定26-28
• 2.2.5 农杆菌介导法转化拟南芥28-29
• 2.3 结果与分析29-33
• 2.3.1 陆地棉基因组R2R3-MYB转录因子的鉴定29-30
• 2.3.2 陆地棉R2R3-MYB转录因子表达分析30-31
• 2.3.3 Gh MYB42基因的克隆和载体构建31-32
• 2.3.4 表达载体的构建和鉴定32-33
• 2.4 讨论和小结33-36
• 3 棉花CAD基因家族的鉴定和表达分析36-50
• 3.1 实验材料和试剂36
• 3.1.1 基因组数据获得36
• 3.1.2 植物材料36
• 3.2 实验方法36-39
• 3.2.1 陆地棉及其他物种CAD基因家族的数据鉴定和生物信息学分析36-37
• 3.2.2 CAD基因在棉纤维不同发育时期的表达分析37
• 3.2.3 拟南芥纯和突变体的筛选和鉴定37-38
• 3.2.4 野生型和突变体At CAD5基因转录水平比较38-39
• 3.2.5 野生型和突变体植株根毛表型观察39
• 3.3 结果与分析39-47
• 3.3.1 陆地棉基因组中CAD基因的鉴定和生物信息学分析39-43
• 3.3.2 CAD基因在陆地棉纤维不同发育时期的表达分析43-45
• 3.3.3 拟南芥cad5纯合突变体的筛选45-46
• 3.3.4 拟南芥cad5突变体和野生型植株At CAD5转录水平比较46
• 3.3.5 拟南芥cad5突变体的筛选和根毛表型观察46-47
• 3.4 讨论47-50
• 3.4.1 CAD基因家族鉴定和生物信息分析47-49
• 3.4.2 CAD基因家族表达分析49-50
• 全文总结与展望50-51
• 附录51-62
• 参考文献62-74
• 在读期间发表论文74-75
• 后记75

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7 郭Z，

本文编号：505645