蒺藜苜蓿MtNSN1基因的表达及调控生长的功能分析

发布时间：2020-06-20 03:15

【摘要】：核干因子(Nucleostemin,NS)是一类广泛存在于动物细胞核中的GTP结合蛋白,它主要参与胚的形成和细胞增殖,对维持细胞周期具有重要作用。拟南芥中核干因子Nucleostemin-like1(NSN1)通过调控细胞周期直接影响茎尖分生组织和根顶端分生组织,突变该基因后导致nsn1地上和地下器官生长受到严重抑制,生物量显著降低。为了研究核干因子在苜蓿产量形成中的作用,本论文以蒺藜苜蓿为材料,利用生物信息学和分子生物学的方法,重点分析了MtNSN1的组织表达模式及对转基因植物生长的影响。主要研究结果如下:1.蒺藜苜蓿MtNSN1的克隆及生物信息学分析:克隆了MtNSN1基因的全长cDNA(2193bp),其中开放阅读框为1800 bp,编码599个氨基酸,蛋白分子量为133.7 kDa。MtNSN1蛋白的二级结构主要由α螺旋(44.57%)和无规则卷曲(41.57%)组成。进化树分析显示MtNSN1与大豆(Glycine max)NSN1的亲缘关系最近,氨基酸同源性为66.67%;与拟南芥NSN1的同源性为63.53%。根据预测MtNSN1为核蛋白,因其含有MMR/HSR1结构域而属于GTPas家族中的RbgA/YlqF/YawG亚家族。2.MtNSN1的组织器官表达分析:对MtNSN1在蒺藜苜蓿不同器官中的表达分析表明,该基因在花中表达量最高,根次之,叶片中表达量最低,仅为花中的10%。RNA组织原位杂交显示,MtNSN1主要在茎尖分生组织及其周围的幼叶、根顶端分生组织及分生区和伸长区中表达,暗示MtNSN1与苜蓿茎尖分生组织和根顶端分生组织的维持及地上、地下器官的发育有关。3.转MtNSN1拟南芥的获得及表型分析:扫描电镜结果显示,组成型表达MtNSN1能部分恢复拟南芥nsn1突变体叶原基数目少的表型;T2代超表达MtNSN1的拟南芥叶原基数多于野生型。统计分析表明,异源表达MtNSN1于nsn1突变体后部分恢复了该突变体主根及叶片的生长;超表达MtNSN1拟南芥的主根长度和叶片数目都明显优于野生型,地上生长量也略高于对照。以上结果初步说明MtNSN1可能通过在分生组织的表达影响地上和地下器官的生长。4.MtNSN1影响细胞周期基因及分生组织特异基因的表达:实时定量PCR分析显示,在超表达MtNSN1的拟南芥中,细胞周期标记基因CYCA2;3,CYCB1;1,CYCD3;1,H4和RNR的表达水平均有显著上调。DNA化学诱变剂处理后,超表达植株根系受抑制程度小于野生型,暗示MtNSN1参与维持细胞周期。另外,与nsn1突变体相比,互补拟南芥植株中分生组织关键调控因子WUS和CLV3的转录水平略有上调。以上结果表明,异源表达MtNSN1在转录水平上影响拟南芥细胞周期及分生组织相关基因的表达。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q943.2
【图文】：

图 2.1 目的基因的 PCR 产物Fig.2.1 PCR products of MtNS泳分析，挑选能扩增出大约 MtNSN1 的 cDNA 全序列。SN1 的 cDNA 全长序列为 2该基因序列与数据库t/index.jsp）中的 A17 生态型基酸差异。性的物种来分析 NSN1 的进了线虫的 GNL；植物中双子红豆和狭叶羽扇豆的 NSN1化树分析表明，MtNSN1 与关系为 63.53 %。（图 2.2）。氨SN1 同源性较高的几个物种

图 2.2 MtNSN1 与其他物种的系统进化树分析Fig.2.2 Phylogenetic analysis MtNSN1 with other species（Note）：MtNSN1（蒺藜苜蓿 Medicago truncatula XP_013467257.1）；MtNGP（蒺藜苜蓿 Medicala XP_013467257.1 ）；NSN1（拟南芥 Arabidopsis thaliana NP_187361.1）；NGP（拟南芥 Arabido NP_175706.1）；NaNSN1_0（烟草 Nicotiana attenuate XP_019249461）；GmNSN1（大豆 Glycine 185）；OsNSN1（水稻 Oryza sativa XP_015620869.1）；MmGNL3（小鼠 Mus musculus AY181025.1（人 Homo sapiens AAV74413.1）； SrGNL3（线虫 Strongyloides ratti XP_024506722.1）；ZmGNL mays NP_001142481）；SlGNL（番茄 Solanum lycopersicum NP_001234382）；SbNSN1（高粱 SorgXP_002464274）；VaNSN1（红豆 Vigna angularis XM_017584230.1）；LaNSN1（狭叶羽扇豆 Lupangustifolius XM_019580035.1）

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本文编号：2721780