GhPRE1基因在陆地棉株型调控中的功能分析及作用机制研究
发布时间：2025-02-09 14:01
棉花是世界上最重要的纤维作物,是我国重要的战略物资。株型是棉花的重要农艺性状,不仅影响产量,还是影响机械化采收的关键指标。油菜素甾体类化合物（Brassinosteroids,BRs）参与调控包括植株营养生长、生殖生长等广泛的生命过程,对株型构建发挥关键作用。本研究通过FOX-hunting（Full-length c DNA over-expressing gene hunting system）系统发掘棉花BR信号途径株型调控基因,获得了可以显著促进油菜素内酯受体突变体bri1-5株型变化的Gh PRE1基因,证明Gh PRE1基因参与油菜素内酯信号受体蛋白BRI1（Brassinosteroid insensitive 1）下游的信号转导途径并对植株生长有调控作用。利用PRE基因隐马尔可夫模型在陆地棉全基因组中鉴定到26个Gh PRE基因,分入PRE-a至PRE-d四个亚群中。结合陆地棉RNA-seq数据分析发现Gh PRE1基因所属的PRE-a亚群在棉花各组织中有最高的表达水平。通过Gh PRE1启动子驱动GUS基因(ProGh PRE1::Gus)检测显示...
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 文献综述
1.1 棉花株型
1.1.1 棉花株型结构研究
1.1.2 棉花株型调控分子机制研究进展
1.2 植物激素对株型的影响
1.2.1 油菜素内酯
1.2.2 赤霉素
1.2.3 乙烯
1.2.4 激素信号互作参与植物株型调控
1.3 棉花突变体在棉花基因研究中的应用
1.3.1 功能缺失型突变体
1.3.2 功能获得型突变体
1.4 PRE转录因子研究
1.4.1 bHLH转录因子
1.4.2 PRE基因研究进展
1.4.3 PRE基因家族结构特点及作用模式
1.5 半乳糖醛酸转移酶(GATL)基因
1.6 本研究的目的和意义
第二章 GhPRE1基因功能分析
2.1 材料和方法
2.1.1 试验材料和处理
2.1.2 FOX-hunting体系筛选棉花BR途径调控基因
2.1.3 无缝克隆
2.1.4 过表达GhPRE1基因载体构建及浸花法拟南芥转化
2.1.5 棉花全基因组PRE基因鉴定及进化分析
2.1.6 转录组数据分析和GhPRE基因表达图谱构建
2.1.7 基因表达水平检验
2.1.8 GhPRE1基因启动子驱动GUS基因载体构建及GUS化学染色
2.1.9 GUS活性定量检测
2.1.10 病毒介导GhPRE1基因沉默
2.2 结果
2.2.1 FOX-hunting系统发掘BR途径植物株型调控基因
2.2.2 全基因组PRE基因鉴定及进化分析
2.2.3 陆地棉GhPRE基因表达模式分析
2.2.4 GhPRE1基因表达分析
2.2.5 GhPRE1基因功能分析
2.3 讨论
2.3.1 FOX-hunting系统发掘棉花BR途径调控基因
2.3.2 GhPRE1基因在各组织优势表达
2.3.3 GhPRE1基因在生长调控中的复杂作用效果
第三章 GhPRE1基因作用机制解析
3.1 材料和方法
3.1.1 试验材料和处理
3.1.2 酵母感受态细胞的制备
3.1.3 酵母感受态转化
3.1.4 酵母双杂交诱饵载体毒性和自激活检测
3.1.5 酵母双杂交筛库(Clontech系统)
3.1.6 酵母双杂交点对点互作验证
3.1.7 双分子荧光互补实验(BIFC)
3.1.8 陆地棉全基因组ERF转录因子鉴定
3.1.9 棉花转录因子加权基因共表达网络分析
3.1.10 荧光素酶报告基因瞬时表达检测
3.1.11 转录组数据分析和GhERF基因表达图谱构建
3.1.12 浸种法病毒诱导基因沉默
3.2 结果
3.2.1 酵母双杂交筛选互作蛋白
3.2.2 GhPRE1互作蛋白验证
3.2.3 陆地棉全基因组GhERF转录因子鉴定及分析
3.2.4 GhPRE1蛋白与GhERF转录因子成员互作验证
3.2.5 陆地棉GhPRE基因与GhERF转录因子共表达网络分析
3.2.6 乙烯合成前体ACC处理过表达GhPRE1基因拟南芥
3.2.7 陆地棉GhERF基因表达模式分析
3.2.8 GhERF基因功能分析
3.2.9 GhPRE1蛋白与GhERF转录因子互作调控PSKs基因验证
3.3 讨论
3.3.1 GhPRE1蛋白与GhERF转录因子互作并参与共同调控途径
3.3.2 GhPRE1蛋白与GhERF转录因子互作并参与细胞增殖和分化
3.3.3 GhPRE1蛋白与GhERF转录因子互作参与BR对细胞分裂调控
第四章 GhPRE1基因下游调控GhGATL基因分析
4.1 材料和方法
4.1.1 试验材料和处理
4.1.2 棉花全基因组GATL基因鉴定及进化分析
4.1.3 陆地棉GhGATL基因染色体定位及线性化分析
4.1.4 棉花GhGATL基因选择压力分析
4.1.5 棉花GhGATL基因结构分析和蛋白基序分析
4.1.6 GhGATL基因转录组数据分析和基因表达图谱构建
4.1.7 陆地棉基因启动区分析
4.1.8 石蜡切片和果胶染色
4.1.9 果胶含量测定
4.2 结果
4.2.1 GATL基因的鉴定分析
4.2.2 GATL基因系统发育树分析
4.2.3 陆地棉GhGATL基因分布和进化分析
4.2.4 GhGATL基因结构和基因基序分析
4.2.5 GhGATL基因在不同组织和不同胁迫下的表达模式分析
4.2.6 陆地棉GhGATL基因启动区分析
4.2.7 过表达GhGATL基因拟南芥基因功能分析
4.2.8 病毒诱导陆地棉GhGATL15基因沉默
4.3 讨论
4.3.1 棉花GhGATL基因家族在进化过程中不断扩大
4.3.2 棉花GhGATL基因在进化过程中高度保守
4.3.3 陆地棉GhGATL基因通过控制果胶含量影响植株生长
4.3.4 陆地棉GhPRE1基因与GhERF转录因子参与GhGATL基因的调控
第五章 总结及展望
参考文献
附录
附录 A 所用引物序列
附录 B 棉花PRE基因鉴定
附录 C 陆地棉GhERF基因的系统发生树
附录 D GhA09G0192与GhERF转录因子相反正共表达基因注释
附录 E GhA09G0192与GhERF转录因子相反负共表达基因注释
附录 F GhD08G0182与GhERF转录因子相反正共表达基因注释
附录 G GhD08G0182与GhERF转录因子相反负共表达基因注释
附录 H GhPRE1与GhERF转录因子相同共表达基因GO和KEGG富集分析
附录 I 陆地棉NAU和HAU数据库鉴定GhGATL基因
附录 J 雷蒙德氏棉和亚洲棉数据库鉴定GATL基因
附录 K MEME网站预测GhGATL基因基序
致谢
作者简介
本文编号：4032342
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 文献综述
1.1 棉花株型
1.1.1 棉花株型结构研究
1.1.2 棉花株型调控分子机制研究进展
1.2 植物激素对株型的影响
1.2.1 油菜素内酯
1.2.2 赤霉素
1.2.3 乙烯
1.2.4 激素信号互作参与植物株型调控
1.3 棉花突变体在棉花基因研究中的应用
1.3.1 功能缺失型突变体
1.3.2 功能获得型突变体
1.4 PRE转录因子研究
1.4.1 bHLH转录因子
1.4.2 PRE基因研究进展
1.4.3 PRE基因家族结构特点及作用模式
1.5 半乳糖醛酸转移酶(GATL)基因
1.6 本研究的目的和意义
第二章 GhPRE1基因功能分析
2.1 材料和方法
2.1.1 试验材料和处理
2.1.2 FOX-hunting体系筛选棉花BR途径调控基因
2.1.3 无缝克隆
2.1.4 过表达GhPRE1基因载体构建及浸花法拟南芥转化
2.1.5 棉花全基因组PRE基因鉴定及进化分析
2.1.6 转录组数据分析和GhPRE基因表达图谱构建
2.1.7 基因表达水平检验
2.1.8 GhPRE1基因启动子驱动GUS基因载体构建及GUS化学染色
2.1.9 GUS活性定量检测
2.1.10 病毒介导GhPRE1基因沉默
2.2 结果
2.2.1 FOX-hunting系统发掘BR途径植物株型调控基因
2.2.2 全基因组PRE基因鉴定及进化分析
2.2.3 陆地棉GhPRE基因表达模式分析
2.2.4 GhPRE1基因表达分析
2.2.5 GhPRE1基因功能分析
2.3 讨论
2.3.1 FOX-hunting系统发掘棉花BR途径调控基因
2.3.2 GhPRE1基因在各组织优势表达
2.3.3 GhPRE1基因在生长调控中的复杂作用效果
第三章 GhPRE1基因作用机制解析
3.1 材料和方法
3.1.1 试验材料和处理
3.1.2 酵母感受态细胞的制备
3.1.3 酵母感受态转化
3.1.4 酵母双杂交诱饵载体毒性和自激活检测
3.1.5 酵母双杂交筛库(Clontech系统)
3.1.6 酵母双杂交点对点互作验证
3.1.7 双分子荧光互补实验(BIFC)
3.1.8 陆地棉全基因组ERF转录因子鉴定
3.1.9 棉花转录因子加权基因共表达网络分析
3.1.10 荧光素酶报告基因瞬时表达检测
3.1.11 转录组数据分析和GhERF基因表达图谱构建
3.1.12 浸种法病毒诱导基因沉默
3.2 结果
3.2.1 酵母双杂交筛选互作蛋白
3.2.2 GhPRE1互作蛋白验证
3.2.3 陆地棉全基因组GhERF转录因子鉴定及分析
3.2.4 GhPRE1蛋白与GhERF转录因子成员互作验证
3.2.5 陆地棉GhPRE基因与GhERF转录因子共表达网络分析
3.2.6 乙烯合成前体ACC处理过表达GhPRE1基因拟南芥
3.2.7 陆地棉GhERF基因表达模式分析
3.2.8 GhERF基因功能分析
3.2.9 GhPRE1蛋白与GhERF转录因子互作调控PSKs基因验证
3.3 讨论
3.3.1 GhPRE1蛋白与GhERF转录因子互作并参与共同调控途径
3.3.2 GhPRE1蛋白与GhERF转录因子互作并参与细胞增殖和分化
3.3.3 GhPRE1蛋白与GhERF转录因子互作参与BR对细胞分裂调控
第四章 GhPRE1基因下游调控GhGATL基因分析
4.1 材料和方法
4.1.1 试验材料和处理
4.1.2 棉花全基因组GATL基因鉴定及进化分析
4.1.3 陆地棉GhGATL基因染色体定位及线性化分析
4.1.4 棉花GhGATL基因选择压力分析
4.1.5 棉花GhGATL基因结构分析和蛋白基序分析
4.1.6 GhGATL基因转录组数据分析和基因表达图谱构建
4.1.7 陆地棉基因启动区分析
4.1.8 石蜡切片和果胶染色
4.1.9 果胶含量测定
4.2 结果
4.2.1 GATL基因的鉴定分析
4.2.2 GATL基因系统发育树分析
4.2.3 陆地棉GhGATL基因分布和进化分析
4.2.4 GhGATL基因结构和基因基序分析
4.2.5 GhGATL基因在不同组织和不同胁迫下的表达模式分析
4.2.6 陆地棉GhGATL基因启动区分析
4.2.7 过表达GhGATL基因拟南芥基因功能分析
4.2.8 病毒诱导陆地棉GhGATL15基因沉默
4.3 讨论
4.3.1 棉花GhGATL基因家族在进化过程中不断扩大
4.3.2 棉花GhGATL基因在进化过程中高度保守
4.3.3 陆地棉GhGATL基因通过控制果胶含量影响植株生长
4.3.4 陆地棉GhPRE1基因与GhERF转录因子参与GhGATL基因的调控
第五章 总结及展望
参考文献
附录
附录 A 所用引物序列
附录 B 棉花PRE基因鉴定
附录 C 陆地棉GhERF基因的系统发生树
附录 D GhA09G0192与GhERF转录因子相反正共表达基因注释
附录 E GhA09G0192与GhERF转录因子相反负共表达基因注释
附录 F GhD08G0182与GhERF转录因子相反正共表达基因注释
附录 G GhD08G0182与GhERF转录因子相反负共表达基因注释
附录 H GhPRE1与GhERF转录因子相同共表达基因GO和KEGG富集分析
附录 I 陆地棉NAU和HAU数据库鉴定GhGATL基因
附录 J 雷蒙德氏棉和亚洲棉数据库鉴定GATL基因
附录 K MEME网站预测GhGATL基因基序
致谢
作者简介
本文编号：4032342
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