马铃薯StCDPK22基因克隆及其功能鉴定
发布时间：2021-11-12 01:52
植物和一些原生生物中含有一种特有的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶——钙依赖性蛋白激酶（CDPKs）。研究发现CDPKs基因参与植物碳/氮代谢循环、气孔运动、生长发育调节、离子和水分跨膜运输、细胞骨架动态变化、非生物胁迫和生物胁迫应答等,并且受赤霉素、生长素、干旱、高盐、低温、病原菌入侵和机械损伤等外界刺激诱导而表达。本研究通过隐马尔科夫模型鉴定了马铃薯StCDPKs基因家族的成员,分析了StCDPKs的基因结构、保守结构域、系统进化关系以及转录和表达模式等,并从RNA转录数据中筛选出StCDPK22作为目的基因,进一步通过生物信息学、亚细胞定位、过表达和抑制表达等技术,对马铃薯StCDPK22基因的生物学功能进行了研究。取得的主要结果如下:1.通过隐马尔科夫模型共筛选出25个马铃薯StCDPKs基因,结合NCBI收录的2个基因,共获得27个马铃薯StCDPKs基因。保守结构域分析发现这27个StCDPK基因在基因外显子-内含子个数和保守结构域上没有太大的差异。27个基因在进化上分为四个亚族。筛选的25个StCDPKs基因在马铃薯不同组织和器官中的转录和表达具有差异性,15个StCDPKs基因在...
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非生物胁迫中CDPKs的信号网络[23]
甘肃农业大学2020届硕士学位论文22图2.125个StCDPKs基因的结构和motif分布模式注：a和b，红色的不规则六边形代表外显子，蓝色的直线代表内含子（a）；每个motif信息都由InterPro进行注释Fig.2.1Thestructureandmotifpatternof25StCDPKsgenesNote:aandb,theirregularhexagonsinredrepresentexons,andthestraightlinesinbluerepresentintrons(a);EachmotifinformationisannotatedbyInterPro2.3.3马铃薯StCDPKs基因表达分析通过马铃薯数据库PGSC中的RNA测序数据制作了马铃薯的StCDPKs基因在不同组织和不同胁迫中表达量的可视化热图。由图2.3和图2.4可知，StCDPK2/4/21/22/25在不同组织中有较高的表达水平，但StCDPK21/22/25在成熟花中表达水平较低。StCDPK2在不成熟果实、成熟果实和成熟花中表达较低。其他基因在不同组织中表达都较低，而StCDPK13和23在成熟果实中有较高表达水平。StCDPK22在生物和非生物胁迫中的表达量比其他家族基因都高。StCDPK2/4/6/21/25显示出中上水平表达模式，而7个基因（StCDPK1/7/9/17/18/23/24）表达都偏低，剩余的12个StCDPKs基因在不同胁迫中基本不表达。
马铃薯StCDPK22基因克隆及其功能鉴定23图2.2拟南芥、番茄和马铃薯CDPKs蛋白系统进化树注：红色五角星为马铃薯CDPKs基因，蓝色三角形为拟南芥CDPKs基因，黄色正方形为番茄CDPKs基因Fig.2.2PhylogenetictreeofCDPKsproteinsfromArabidopsis,tomatoandpotatoNote:TheredpentagramisthepotatoCDPKsgene,thebluetriangleistheArabidopsisCDPKsgene,andtheyellowsquareisthetomatoCDPKsgene2.3.4qRT-PCR分析马铃薯StCDPKs基因的表达模式基于马铃薯StCDPKs基因表达热图，本实验通过qRT-PCR分析检测了马铃薯品种“大西洋”的27个StCDPKs基因，在根、茎、叶、花和块茎组织中的表达水平。结果如图2.5所示，StCDPK1/2/19在花中的表达量比叶中的高，其它3个组织中的表达量都低于叶片。StCDPK3/4/6/7/26/27这6个基因在叶片中的表达量均低于根、茎、花和块茎，而StCDPK9和StCDPK15则相反，在叶片中基因表达量最高。在根中StCDPK8/10/11/21/25基因在根中的表达量均低于叶片，但是这5个基因在其它组织中都高于在叶片中的表达量。StCDPK17/20/22这3个基因与前面5个基因表达有类似的模式。StCDPK23相对于叶片中的表达量，其在花和块茎中表达较高，而在根和茎中有较低的表达。StCDPK12/16/18/24在花和茎中的表达量高于叶片，而在根和块茎则相对较低。StCDPK13/14两个基因在茎和块茎中相对于叶片有较高的表达，但在根和花中较低。
本文编号：3489968
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非生物胁迫中CDPKs的信号网络[23]
甘肃农业大学2020届硕士学位论文22图2.125个StCDPKs基因的结构和motif分布模式注：a和b，红色的不规则六边形代表外显子，蓝色的直线代表内含子（a）；每个motif信息都由InterPro进行注释Fig.2.1Thestructureandmotifpatternof25StCDPKsgenesNote:aandb,theirregularhexagonsinredrepresentexons,andthestraightlinesinbluerepresentintrons(a);EachmotifinformationisannotatedbyInterPro2.3.3马铃薯StCDPKs基因表达分析通过马铃薯数据库PGSC中的RNA测序数据制作了马铃薯的StCDPKs基因在不同组织和不同胁迫中表达量的可视化热图。由图2.3和图2.4可知，StCDPK2/4/21/22/25在不同组织中有较高的表达水平，但StCDPK21/22/25在成熟花中表达水平较低。StCDPK2在不成熟果实、成熟果实和成熟花中表达较低。其他基因在不同组织中表达都较低，而StCDPK13和23在成熟果实中有较高表达水平。StCDPK22在生物和非生物胁迫中的表达量比其他家族基因都高。StCDPK2/4/6/21/25显示出中上水平表达模式，而7个基因（StCDPK1/7/9/17/18/23/24）表达都偏低，剩余的12个StCDPKs基因在不同胁迫中基本不表达。
马铃薯StCDPK22基因克隆及其功能鉴定23图2.2拟南芥、番茄和马铃薯CDPKs蛋白系统进化树注：红色五角星为马铃薯CDPKs基因，蓝色三角形为拟南芥CDPKs基因，黄色正方形为番茄CDPKs基因Fig.2.2PhylogenetictreeofCDPKsproteinsfromArabidopsis,tomatoandpotatoNote:TheredpentagramisthepotatoCDPKsgene,thebluetriangleistheArabidopsisCDPKsgene,andtheyellowsquareisthetomatoCDPKsgene2.3.4qRT-PCR分析马铃薯StCDPKs基因的表达模式基于马铃薯StCDPKs基因表达热图，本实验通过qRT-PCR分析检测了马铃薯品种“大西洋”的27个StCDPKs基因，在根、茎、叶、花和块茎组织中的表达水平。结果如图2.5所示，StCDPK1/2/19在花中的表达量比叶中的高，其它3个组织中的表达量都低于叶片。StCDPK3/4/6/7/26/27这6个基因在叶片中的表达量均低于根、茎、花和块茎，而StCDPK9和StCDPK15则相反，在叶片中基因表达量最高。在根中StCDPK8/10/11/21/25基因在根中的表达量均低于叶片，但是这5个基因在其它组织中都高于在叶片中的表达量。StCDPK17/20/22这3个基因与前面5个基因表达有类似的模式。StCDPK23相对于叶片中的表达量，其在花和块茎中表达较高，而在根和茎中有较低的表达。StCDPK12/16/18/24在花和茎中的表达量高于叶片，而在根和块茎则相对较低。StCDPK13/14两个基因在茎和块茎中相对于叶片有较高的表达，但在根和花中较低。
本文编号：3489968
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