不同农艺性状棉花品种（系）纤维初始发育时期转录组和蛋白质组的比较分析

发布时间：2016-10-11 21:42

  本文关键词：棉花纤维发育的蛋白质组学研究，由笔耕文化传播整理发布。

《南京农业大学》 2011年

不同农艺性状棉花品种（系）纤维初始发育时期转录组和蛋白质组的比较分析

李茂峰  

【摘要】：棉花由胚珠部分表皮细胞经过起始、伸长、次生加厚和成熟四个既相互不同又部分重叠的发育阶段发育而成的单细胞纤维,棉花纤维的产量和品质主要取决于前三个过程,例如起始发育决定单个胚珠纤维的数量,而伸长过程在很大程度上决定纤维的长度同时也部分决定品质的形成。棉花纤维发育是一个非常复杂的生物学过程,EST测序和微阵列分析结果表明棉花纤维起始和伸长发育相关的基因可能多达几千个,不少基因已经得到了分离和鉴定,然而纤维发育的分子机理远未完全揭示,基因的功能也未能与产量或者纤维品质等农艺性状直接联系起来。选择不同遗传背景、具有典型农艺性状的陆地棉品种(系),对纤维某一特定发育阶段基因(转录组)和蛋白质(蛋白质组)表达水平进行分析比较,鉴定其差异表达的基因和蛋白质,一方面可以筛选可能具有与某些农艺性状直接相关的、有潜在利用价值的候选基因,另一方面,还可以作为遗传基因组学的候选基因表达性状和蛋白质表达性状,用于表达QTL (eQTL)和蛋白质QTL (pQTL)作图,从而更准确地鉴别控制复杂性状及其相关基因表达的候选基因,构建相应的基因调控网络。 为此,本文以五种农艺性状差别明显的陆地棉品种(系)徐州142、苏研401、7235、CJ139和徐州142无纤维突变体为研究材料,采用基因芯片技术以及iTRAQ定量蛋白质组学技术,比较了纤维初始发育时期(0、1DPA)四个纤维正常发育的陆地棉品种(系)之间的RNA和蛋白质表达差异,筛选可能与农艺性状形成有关的差异表达基因和蛋白质；以徐州142无纤维突变体为对照,鉴定了在四种正常纤维发育品种(系)中一致上调或下调的共同差异表达基因和蛋白质,研究的主要结果如下： 1.利用Affymetrix公司的GeneChip(?)棉花基因组芯片比较四个具有典型农艺性状的陆地棉品种(系)之间在纤维发育早期(ODPA和1DPA)基因的表达差异,按照q-value(%)≤5、差异倍数即Fold Change≥2或≤0.5、样本数≥3的筛选的标准进行筛选总共鉴定出2331个差异表达基因。其中有32个基因参与细胞骨架重排、39个基因参与膨压维持、46个基因参与激素合成与信号转导、84基因参与糖代谢、22个基因参与胞内过氧化物平衡,还有98个基因编码为转录因子。 2.利用iTRAQ蛋白蛋白质组学技术比较具有三种典型农艺性状的陆地棉品种(系)苏研401、7235和CJ139之间在纤维发育早期(ODPA和1DPA)蛋白质的表达差异,以肽段的质谱峰面积差异1.2或0.8为界,PMF+MS/MS分别搜索NCBInr绿色植物蛋白质数据库和棉花EST数据库分别鉴定出485和998个蛋白质,功能主要涉及到结合活性、催化活性、细胞结构分子、翻译调控和细胞组分的组装等。 3.比较差异表达的转录本和蛋白质,结果发现有240(10.29%)个基因可以找到270个对应的或高度同源的蛋白质,其中仅有七个基因表现一致,绝大多数不一致,相关性低。可能受转录后修饰、翻译和翻译后修饰等机制调控。 4.以徐州142无纤维突变体为对照,比较分析正常与突变体之间RNA和蛋白质表达差异,利用基因芯片我们总共鉴定出293个共同的差异基因,功能涉及氧化还原酶活性、水解酶活性、离子结合活性、核酸结合活性和跨膜转运活性。利用iTRAQ技术我们总共鉴定出406个蛋白,功能涉及核酸结合活性、蛋白质结合活性、离子结合活性、氧化还原酶活性、水解酶活性、转移酶活性、辅因子结合和脂质的结合活性。

【关键词】：
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S562
【目录】：

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