植物LEA基因家族的分子进化研究和一拟南芥非典型LEA基因功能的初步分析

发布时间：2017-07-17 07:03

  本文关键词：植物LEA基因家族的分子进化研究和一拟南芥非典型LEA基因功能的初步分析

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【摘要】：LEA(Late embryogenesis abundant)是一类与抗逆性相关的蛋白,它广泛参与植物对非生物胁迫的响应过程。本论文在11个植物物种中鉴定出了332个潜在的LEA基因家族成员,并估算了LEA基因在这些物种中的基因获得和缺失数量。随后,通过比较LEA基因的结构和蛋白基序组成,推测出在同一分组中的LEA基因具有很强的同源性。染色体定位分析表明,LEA基因在番茄9条染色体上的不均匀分布,片段复制和串联复制可能在LEA基因家族的扩增中扮演着重要的角色。顺式调控元件分析推测了LEA基因可能广泛的参与植物胁迫响应的调控过程。另外,基因重组事件在LEA基因的进化过程中发挥着重要的推动作用。选择性压力分析鉴定了一些正向选择位点,它们大部分位于蛋白的α-螺旋和β-转角区域,这种分布可能引起蛋白结构的改变,从而增加LEA蛋白功能的多样性。芯片数据表达谱和qRT-PCR分析鉴定了LEA基因在番茄的不同发育阶段和不同组织或器官中的表达水平,以及它们对盐、干旱或冷胁迫的响应。通过功能网络分析确定了45个共表达基因,这些基因大多参与细胞合成代谢和转录调控,表明了LEA基因可能也参与类似的信号途径。此外,本文还对拟南芥中一个非典型的LEA基因,AtLEA52进行了初步的功能鉴定,并通过转基因的方法确定了AtLEA52基因的组织表达部位。另外,干旱、盐或低温胁迫能够下调转基因植株叶片中AtLEA52基因的表达。最后,通过构建转AtLEA52-OE的拟南芥植株,发现AtLEA52基因的过量表达能够提高转基因植物对盐和干旱的敏感性。总之,本论文的研究结果可以为研究植物LEA基因家族的分子进化和非典型LEA基因的功能提供了一定的理论基础。
【关键词】：分子进化 LEA基因家族 植物
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q943.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 缩略词9-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 植物抗逆性概述11-14
• 1.1.1 植物抗逆性的分类11
• 1.1.2 植物抗逆性的机制11-13
• 1.1.3 植物逆境响应的表达调控13-14
• 1.2 LEA蛋白概述14-21
• 1.2.1 LEA蛋白的分类和结构14-17
• 1.2.2 LEA基因的表达调控17
• 1.2.3 LEA蛋白的功能17-21
• 第二章 研究目的、研究内容及技术路线21-24
• 2.1 研究的目的和意义21
• 2.2 主要的研究内容21-23
• 2.3 研究技术路线23-24
• 第三章 植物LEA基因家族的分子进化研究24-56
• 3.1 材料与方法24-27
• 3.1.1 植物LEA基因的搜索与鉴定24
• 3.1.2 LEA基因的特征分析24
• 3.1.3 多序列比对和系统发育分析24-25
• 3.1.4 LEA基因最大获得和缺失数目的估算25
• 3.1.5 基因结构和蛋白基序组成25
• 3.1.6 染色体定位与复制时间的推算25-26
• 3.1.7 顺式调控元件分析26
• 3.1.8 基因重组分析26
• 3.1.9 选择性压力分析及蛋白结构的预测26
• 3.1.10 芯片数据分析26-27
• 3.1.11 功能网络分析27
• 3.1.12 qRT-PCR分析27
• 3.2 结果与讨论27-53
• 3.2.1 11个植物物种中LEA家族基因的鉴定27-32
• 3.2.2 LEA家族基因的注释及特征32-34
• 3.2.3 系统发育分析34-36
• 3.2.4 估算11个植物物种中LEA基因的最大获得和缺失数量36-37
• 3.2.5 基因结构和蛋白基序组成37-39
• 3.2.6 染色体定位及复制事件分析39-41
• 3.2.7 顺式作用元件分析41-42
• 3.2.8 重组事件分析42-44
• 3.2.9 选择性压力分析44-46
• 3.2.10 芯片数据分析及qRT-PCR46-49
• 3.2.11 功能网络分析49-53
• 3.3 小结53-56
• 第四章 一个非典型拟南芥LEA基因功能的初步研究56-74
• 4.1 材料、试剂及仪器设备56-57
• 4.1.1 植物材料56
• 4.1.2 菌株和质粒56
• 4.1.3 试剂的配制56-57
• 4.1.4 主要仪器57
• 4.2 实验方法57-63
• 4.2.1 拟南芥基因组DNA的提取57-58
• 4.2.2 Trizol提取总RNA58
• 4.2.3 RNA反转录成cDNA58
• 4.2.4 基因的克隆58-59
• 4.2.5 琼脂糖凝胶电泳与目的片段的回收59
• 4.2.6 载体的构建59-61
• 4.2.7 大肠杆菌感受态的制备和转化61
• 4.2.8 农杆菌感受态的制备和转化61-62
• 4.2.9 质粒提取62
• 4.2.10 拟南芥的转化62
• 4.2.11 阳性植株的筛选62-63
• 4.2.12 引物的设计63
• 4.3 结果与讨论63-72
• 4.3.1 一个非典型LEA基因AtLEA52的特征鉴定63-66
• 4.3.2 pAtLEA52-GUS重组载体的构建及转基因植株的获得66-67
• 4.3.3 AtLEA52启动子活性分析67-69
• 4.3.4 AtLEA52-OE重组载体的构建及转基因植株的获得69-70
• 4.3.5 AtLEA52基因的过表达提高转基因拟南芥幼苗对干旱或盐的敏感性70-72
• 4.4 小结72-74
• 第五章 总结与展望74-76
• 5.1 工作总结74-75
• 5.2 展望75-76
• 参考文献76-81
• 致谢81-82
• 在学期间发表的学术论文及其它科研成果82-83
• 附录83-84

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本文编号：552397