甘蓝型油菜MADS-box基因家族鉴定及裂角调控网络初步分析

发布时间：2020-05-17 05:35

【摘要】：异源四倍体甘蓝型油菜(Brassica napus,AACC)是我国重要的油料作物之一,由甘蓝(Brassica oleracea,CC)和白菜(Brassica rapa,AA)经天然杂交形成。MADS-box基因作为一个古老且庞大的基因家族,在植物生长发育包括开花时间调控、花器官、果实发育等各个阶段都发挥重要作用。本研究对甘蓝型油菜、白菜、甘蓝MADS-box基因家族进行了系统分析,并初步探讨了甘蓝型油菜MADS-box基因参与的角果开裂调控机制。主要结果如下:1.在全基因组水平上分别在甘蓝型油菜、白菜、甘蓝中鉴定了293、157、149个MADS-box基因。基于基因、蛋白序列特征及进化分析将MADS-box基因分为type Ⅰ型(Mα、Mβ、Mγ)和type Ⅱ型(MIKC~c和MIKC*),MIKC~c又可分为13个亚类,其中花器官发育ABCDE模型以及开花时间调控这两类功能基因最多,可见花器官发育和开花时间调控机制的复杂性。通过比较拟南芥,白菜Ar基因组和甘蓝Co基因组以及对应甘蓝型油菜An和Cn亚基因组的MADS-box基因数,发现MADS-box基因可能在甘蓝和白菜全基因组三倍化过程中发生了一定量的丢失或变异。2.对甘蓝型油菜、白菜、甘蓝和拟南芥MADS-box直系同源基因对进行了比较,发现107个拟南芥基因只有17个能在白菜或甘蓝中找到3个直系同源基因,这表明了在白菜和甘蓝全基因组三倍化过程中相应直系同源基因发生了一定量的丢失或变异,同时发现133个甘蓝和白菜直系同源基因对中有101个在甘蓝型油菜An和Cn亚基因组中遗传保留。Type I型进化树共122个“姐妹基因对”,An-Ar和Cn-Co直系同源基因对分别有49和41个,type Ⅱ型进化树共130个“姐妹基因对”,An-Ar和Cn-Co直系同源基因对分别有64和49个,表明了甘蓝型油菜亚基因组与对应祖先种白菜和甘蓝的直系同源基因对的亲缘关系相对于本身不同拷贝构成的同源基因对更近。3.通过基因结构分析,发现甘蓝型油菜type Ⅱ型基因的内含子的个数和长度整体都要大于type Ⅰ型,这导致了type Ⅱ型基因序列长度整体要大于type Ⅰ型。通过蛋白基序分析发现除了MADS-box和K-box结构域的组成基序外,其它功能未知的基序在type Ⅰ和type Ⅱ型各自不同亚类中呈现特异性分布的特点,还发现进化树同一分支中的甘蓝型油菜同源基因的基因和蛋白基序结构非常相似。4.通过CRISPR/Cas9技术创建ful和ind突变体材料,从基因表达水平上分析了拟南芥裂角调控因子的同源基因在甘蓝型油菜中的相互作用,以揭示甘蓝型油菜可能的角果开裂机制。半定量结果表明FRUITFUL(FUL)负调控SHATTERPROOF(SHP)基因的表达,定量PCR结果表明INDEHISCENCE(IND)正调控裂角调控网络下游基因NST1C04和ADPG1A07的表达,从而促进角果开裂。同时从激素调控角果开裂的角度分析了IND对赤霉素合成关键酶GA3ox1A06基因的调控作用,结果表明IND正调控GA3ox1A06基因的表达,从而促进角果开裂。上述结果表明了甘蓝型油菜与拟南芥裂角机制极大程度的相似性。
【图文】：

真菌,结构域,结构特点,动物

华中农业大学 2019 届硕士研究生学位（毕业）论文化（Shore and Sharrocks 1995，Riechmann and Wang 1存在四种结构域，从 N 端到 C 端依次包含一个位于 N 端域，I 结构域，K-box 和位于 C 端的 C 结构域。I 结构域组成，是蛋白质与 DNA 的二聚化决定性因素，K-box 结酸组成，由 3 个连续的螺旋（K1、K2、K3）构成，ies et al 1996，Riechmann et al 1996），位于 C 端的 C 结目变化较大，有研究表明它含有反式激活域或有助于多Egea-Cortines et al 1999，Honma and Goto 2001）。

序列,编辑过程,互补链,编辑技术

华中农业大学 2019 届硕士研究生学位（毕业）论文SPR/Cas9 编辑技术R/Cas 可分为三种类型（I、II、III 型），CRISPR/Cas9 系rRNA 和 tracRNA 组成，研究者将 tracRNA 和 crRNA 连使得现今广泛使用的 CRISPR/Cas9 编辑系统只包含两个组与靶基因序列互补配对形成复合体，引导 Cas9 蛋白对 PA。（Wright et al 2016） Cas9 蛋白包含两个具有核酸酶功H，分别切割互补链和非互补链。在真核细胞内，双链断端连接（non-homologous endjoining，NHEJ）和同源ion，HR）两种机制。通过这两种修复机制使 DNA 产生碱ek et al 2012，Liu et al 2017）（图 1.2）。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S565.4

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