小花草玉梅正常和自然变异植株的AP3-3基因研究

发布时间：2017-07-31 22:22

  本文关键词：小花草玉梅正常和自然变异植株的AP3-3基因研究

  更多相关文章： 小花草玉梅 花被片变异 Hi-Tail PCR MADS-box基因 NArAP3-3和VArAP3-3基因

【摘要】：花是被子植物独有的必要的观赏及生殖结构。植株花发育是影响被子植物生存和繁衍的非常重要的生理过程。通过对变异植株花型变异原因、变异机制的探究,有利于进一步了解花器官发育的进化关系及解释和修正花发育的分子模型,对于花型定向育种研究的发展拥有重大的应用价值及意义。野生小花草玉梅(Anemone rivularis var.flore-minore)正常植株和花被片自然变异植株的外观形态差异很大,本研究以二者为材料,利用常规PCR和高效热不对称PCR(Hi-Tail PCR)技术从其正常和变异植株的基因组中各分离得到一个B类基因。之后运用生物信息学知识对其序列特征及预测蛋白进行了综合对比分析,以探索该变异植株中花被片变异产生的可能原因。经分析获得以下主要结果:(1)从正常和变异植株中各分离得到的B类基因均属于B类MADS-box基因AP3家族的旁系同源基因AP3-3分枝,分别命名为NArAP3-3(正常植株)和VArAP3-3(变异植株)。(2)NArAP3-3基因全长3795 bp,VArAP3-3基因全长3898 bp,二者均包含有一个666 bp的CDS序列,可编码221个氨基酸,具备典型的植物MADS-box基因结构,其所推导的氨基酸序列拥有MADS区、K区、I区和C区。对比NArAP3-3和VArAP3-3基因的全长序列,发现VArAP3-3基因比NArAP3-3多了一段49 bp的插入,且在ORF序列与NArAP3-3基因相比有4个碱基突变。(3)对NArAP3-3和VArAP3-3基因的全长序列、所编码的221个氨基酸及插入序列做生物信息学分析,知其在基因启动子,蛋白质基本性质、结构功能域、二级三级预测结构等方面均有差异。这些差异可能是花被片变异产生的原因之一,小花草玉梅的变异植株中,花被片及雄蕊的变化可能均与VArAP3-3基因有一定相关性。VArAP3-3基因调控区和编码序列的变化,可能造成其表达量上调及所译蛋白的结构性质发生改变,使雄蕊退化减少,退化的雄蕊可能转变成花被片使花被片轮数及数目增多。本研究为进一步探索其变异机制奠定了基础。
【关键词】：小花草玉梅 花被片变异 Hi-Tail PCR MADS-box基因 NArAP3-3和VArAP3-3基因
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q943.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 文献综述11-30
• 1.1 毛茛科及小花草玉梅的基本情况12-13
• 1.1.1 毛茛科植物12
• 1.1.2 小花草玉梅12-13
• 1.2 被子植物花的重要性及多样性13-14
• 1.2.1 被子植物花的重要性13-14
• 1.2.2 被子植物花的多样性14
• 1.3 植物花器官的起源、演化及形态发生14-20
• 1.3.1 被子植物花的起源、演化及形态发生14-17
• 1.3.1.1 萼片的起源15
• 1.3.1.2 花瓣的起源15-16
• 1.3.1.3 雄蕊的起源16
• 1.3.1.4 雌蕊的起源16-17
• 1.3.2 毛茛科植物各花部的起源和演化17-20
• 1.3.2.1 花被的演化17-19
• 1.3.2.2 雄蕊群19
• 1.3.2.3 雌蕊群19-20
• 1.4 花发育过程及调控基因20-25
• 1.4.1 花发育过程及调控基因简介20-22
• 1.4.2 MADS-Box基因家族22-25
• 1.4.2.1 B类MADS-Box基因亚家族23-25
• 1.5 花器官属性决定的分子模型25-28
• 1.6 本研究的目的与意义28-29
• 1.7 本研究的技术路线29-30
• 第二章 小花草玉梅正常和变异植株的形态学特征比较30-34
• 2.1 小花草玉梅花的变异现象30-31
• 2.2 本研究所选材料的变化特点31-34
• 2.2.1 小花草玉梅正常植株和绿白相间花变异植株的花部形态学对比方法31
• 2.2.2 小花草玉梅正常植株和绿白相间花变异植株的花部形态学对比分析31-32
• 2.2.3 讨论32-34
• 第三章 小花草玉梅正常和绿白相间花变异植株AP3-3 基因的克隆与分析34-51
• 3.1 材料、试剂及仪器34
• 3.1.1 植物材料34
• 3.1.2 主要试剂34
• 3.1.3 主要仪器34
• 3.2 方法34-40
• 3.2.1 小花草玉梅正常植株和绿白相间花变异植株的植物基因组提取34-36
• 3.2.1.1 CTAB法提取植物基因组DNA的具体操作步骤34-35
• 3.2.1.2 试剂盒法提取植物基因组DNA的具体操作步骤35-36
• 3.2.2 小花草玉梅NArAP3-3 和VArAP3-3 基因中间序列的扩增36
• 3.2.3 NArAP3-3 和VArAP3-3 基因全长序列的获得36-39
• 3.2.3.1 Hi-Tail PCR引物设计37-38
• 3.2.3.2 Hi-Tail PCR扩增条件38-39
• 3.2.4 NArAP3-3 和VArAP3-3 基因序列的生物信息学分析39-40
• 3.3 结果与分析40-47
• 3.3.1 小花草玉梅NArAP3-3 和VArAP3-3 基因的克隆40-41
• 3.3.2 NArAP3-3 和VArAP3-3 基因的结构特征41-42
• 3.3.3 NArAP3-3 和VArAP3-3 基因的系统进化分析42-45
• 3.3.4 NArAP3-3 和VArAP3-3 基因的启动子分析45-46
• 3.3.5 NArAP3-3 和VArAP3-3 基因的氨基酸序列差异及其他相关性质分析46-47
• 3.3.6 NArAP3-3 和VAr AP3-3 蛋白的二级结构及三级结构预测47
• 3.4 讨论47-51
• 3.4.1 绿白相间花变异植株中VArAP3-3 基因的改变与其花部形态变化间的相关性分析47-49
• 3.4.2 本研究结果对花发育分子机制“ABCDE”模型的解释和验证49-51
• 第四章 结论51-52
• 参考文献52-61
• 致谢61-62
• 作者简介62

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