木豆MATE基因抗金属胁迫作用解析

发布时间：2020-05-18 13:09

【摘要】：森林可持续发展与绿色生态文明建设是目前林业发展的准则,是森林经营与管理的重要内容。如何更好的提升森林质量,做好相关抗逆种质的开发和基础研究工作是其中的重要方向之一。目前,随着现代工业化的迅速发展,金属污染对森林质量的影响也随之加重。金属污染严重影响树木的生长发育、光合作用、体内酶系统的运行等,金属污染已成为限制森林质量提升的一个重要因素。木豆作为一种药食两用的豆科木本植物,是我国重要木本粮油资源之一。其种植地区土壤多为酸性,酸性土壤中的金属毒害作用尤为严重。在植物解毒机制中,MATE蛋白可以排除细胞内毒素或抵御胞外毒素,在抵御金属胁迫中具有重要作用。因此,为了研究植物抗金属胁迫的相关机制,本研究对木豆中MATE蛋白进行全基因组分析和实验验证,结论如下:1.木豆MATE基因的鉴定和生物信息学分析。从木豆基因组中鉴定了总共67个MATE基因(CcMATEs),对其进行生物信息学分析将所有MATE蛋白可分为三个大组,八个亚组。染色体定位预测发现有51个MATE基因位于木豆的8条染色体上;蛋白基序分析和三维蛋白结构预测均发现木豆MATE蛋白结构具有一定规律性。2.木豆MATE基因组织特异性和金属胁迫分析。分析显示在所有八个亚组的代表性基因中大部分基因具有组织特异性。在三种金属胁迫下(铝、锰和锌)发现CcM4 TTE34,45基因在三种金属胁迫处理期间均为上调。3.木豆耐铝机制初步探究。选择CcMATE32,34和45,这三个基因进一步分析。利用木豆瞬时转基因体系,发现三种过表达基因的木豆根尖中,与柠檬酸合成相关的酶基因的表达均有所提高,尤其是CcMATE32。同时蛋白的亚细胞定位发现它们都定位在细胞质膜上。综上所述,木豆中MATE基因家族成员具有一定的结构保守性,并且大多具有组织特异性。本研究对CcMATEs在金属胁迫下的表达进行了初步的分析,并进一步对CcMATE32,34和45在铝胁迫中的作用进行探究。这些结果,不仅为木豆抗金属胁迫机制的深入研究奠定基础,更为木豆和其他植物耐金属优质品种的开发增加证据,为森林植物资源质量提升开拓思路。
【图文】：

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为了探索木豆中ＣｃＭＡＴＥｓ在染色体上的物理关系，使用Ｍａｐ邋Ｄｒａｗ工具绘制木逡逑豆所有ＭＡＴＥ蛋白的染色体位置（Ｌｉｕ邋ｅｔ邋ａｌ，２００３），最后对于获得的图进行修改和整理逡逑（图２．１）。图中显示共有５１个ＭＡＴＥ基因位于木豆的８条染色体上。然而，还有１６逡逑个ＭＡＴＥ基因在木豆的任何染色体上都没有发现，因此将它们放在了未知染色体上。逡逑木豆中有许多ＭＡＴＥ基因未映射到染色体，这种现象可能是由于ＮＣＢＩ中木豆的基逡逑因组不完整。结果发现，７号染色体１５个基因，分别是ＣｃＭ４７ＥＷｃＭ４７＾Ｊ７，这个逡逑染色体是具有ＭＡＴＥ基因最高数量的染色体；３号和５号染色体上的基因数量最少，逡逑分别只有一个基因这种现象可能是由于ＭＡＴＥ家族和木豆基因组的扩增引起的逡逑（Ｊａｃｑｕｅｍｉｎ邋ｅｔ邋ａｌ，邋２０１４）0逡逑剩下的３４个ＣｃＭＡＴＥ基因中

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逦木豆ＭＡＴＥ基因家族的生物信息学分析逦逡逑２．２．４木豆ＭＡＴＥ蛋白基序分析逡逑利用在线网站Ｐｆａｍ和ＮＣＢＩ进行蛋白结构域分析鉴定，通过ＭＥＭＥ网站（Ｂａｉｌｅｙ逡逑ｅｔ邋ａｌ，，２００９）预测木豆ＭＡＴＥ蛋白基序。将所有６７个ＭＡＴＥ蛋白的序列提交，并选择逡逑传统模式，设定最大基序数１０。对获得的数据，进行整理并制作木豆中６７个ＭＡＴＥ逡逑基序结构预测图。在木豆ＭＡＴＥ蛋白中预测出１０个保守基序（图２．３）。逡逑Ｌｏｇｏ逦Ｎａｍｅ逦Ａｉｔ．邋Ｗｉｄｔｈ逡逑Ｎａｍ？逡逑
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X173;S567.19

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