毛竹笋生长时空变化规律和生长素相关基因分析
本文关键词：毛竹笋生长时空变化规律和生长素相关基因分析 出处：《中国林业科学研究院》2016年博士论文 论文类型：学位论文
更多相关文章： 解剖结构 可变剪接 生长素 笋生长 毛竹 共表达网络 转录组
【摘要】：毛竹(Phyllostachys edulis)占我国所有竹林栽培总面积的70%左右。毛竹林其笋奇特的快速生长模式一直以来备受研究者关注。毛竹基因组及转录组相关分析表明,毛竹笋快速生长发育与其体内复杂的生长素相关基因的表达调控密切相关。然而迄今为止关于生长素相关基因在毛竹快速生长过程中的表达调控机制仍是个空白。因此,对毛竹快速生长发育过程中的生长素相关基因表达调控机制进行研究具有重要意义。本研究利用石蜡组织切片、扫描电镜等技术方法对毛竹快速生长过程中顶端分生组织及节间分生组织的结构进行研究;以七个不同生长发育时期(S1-S7)的竹笋顶端的居间分生组织为材料,以生长发育停止的当年生茎秆作为对照(CK),利用Hiseq2000高通量转录组测序技术进行深度测序;比较转录组水平生长素相关基因表达丰度的差异,分析毛竹快速生长过程中存在的调控网络,预测激素信号转导途径差异表达基因的共表达网络;利用转录组数据对毛竹快速生长过程中生长素相关基因的可变剪接现象展开分析;根据基因表达的数据,可变剪接数据以及解剖结构对笋生长不同时期进行划分;通过基因工程技术将毛竹快速生长过程中生长素相关基因转入拟南芥,展开后续的功能验证等工作。该研究揭示了竹笋快速生长过程中解剖结构及基因表达的动态变化规律;构建了笋快速生长过程中生长素信号转导基因参与的共表达网络,初步明晰了生长素相关基因在毛竹快速生长过程中所起的作用;为毛竹笋生长过程的分子生物学研究奠定基础。主要研究结果如下:1.解剖结构分析表明在S1至S7阶段,位于竹笋顶端的顶端分生组织保持旺盛的分裂能力,其中在笋生长的冬笋期(S1)和前期(S2-S5),大量的居间分生组织保持着旺盛的有丝分裂能力,而在生长的后期(S6和S7),有丝分裂能力逐渐减弱。2.通过lllumina HiSeq TM 2000平台分别对七个不同生长发育时期的笋和展叶后的毛竹茎秆开展转录测序研究。与成熟茎秆相比,共鉴定出9431个基因至少在笋生长发育的一个时期差异表达。(log≥2;FDR≤0.01)。根据不同样品之间的聚类分析,毛竹笋生长可划分为4个时期:冬笋期(S1)、快速生长前期(S2-S5)、快速生长后期(S6-S7)以及成熟期(CK)。GO分析表明植物激素介导的信号转导途径、细胞对生长素刺激响应,细胞对内源刺激响应在毛竹笋快速生长过程中扮演着重要角色。基因表达量分析表明大量参与植物激素信号转导相关的基因以及细胞周期相关的基因差异表达。在预测的基因共表达网络中,生长素信号转导相关基因在其中起着举足轻重的作用。而AUX/IAA家族和AUX/LAX家族成员在其中位于较为中心的位置。其中PH01000025G1600在所有植物激素信号转导基因有最多的连接数,为13个。3.可变剪接现象(Alternative splicing)分析表明60.74%毛竹基因组的基因存在可变剪接现象。毛竹中的最普遍的AS类型是内含子保留,占所有可变剪接事件的27.43%。而外显子跳读仅占11.73%。根据同源异构体(Isoform)表达数据的聚类分析,竹笋生长可以划分为4个不同生长时期,包括冬笋期(S1)、快速生长前期(S2-S5)、快速生长后期(S6和S7)和成熟期(CK)。可变剪接数量在冬笋中最高,其次是快速生长前期,再次是快速生长后期,而在成熟期中可变剪接数量最低。同源异构体作为可变剪接的产物它们的表达数据聚类划分结果与基因表达的聚类分析结果高度一致,也与笋解剖结构反应的结果一致。AUX/IAA家族和AUX/LAX家族作为重要的生长素信号转导相关的基因家族均存在大量的同源异构体,而其中的绝大多数均具备完整的功能结构域。同源异构体表达量分析表明它们中的绝大多数在笋快速生长过程中呈现上调表达。4.生长素相关基因在植物的生长发育过程中起着不可替代的作用。在本研究中,我们分离了毛竹3个AUX/IAA基因,AUX/LAX1基因的克隆工作已在2014年完成(张春玲,2014)。分别命名为PheIAA1、PheIAA2、PheIAA3和PheLAX1。在外源生长素IAA处理3个月大的毛竹幼苗后PheIAA1、PheIAA2先表现出上调表达趋势,而表达量从处理后第6 h开始逐渐下降。PheIAA3先呈现上调表达,随后表达量恢复到正常水平。PheLAX1在外源生长素(IAA)处理后则一直呈现下调趋势。在生长素抑制剂(NPA)处理后,4个基因的表达量均呈现出不同程度的下调。5.亚细胞定位分析发现PheIAA1、PheIAA2和PheIAA3定位于细胞核,呈现典型的转录抑制因子特征。PheLAX1定位于细胞膜和细胞质。PheLAX1的转基因株系与野生型相比,植株叶片变小,并且分枝增多。本研究已经得到3个AUX/IAA基因的T2代拟南芥转基因株系,为后续分析它们在毛竹快速生长过程中具体的功能作用奠定了基础。
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S795.7
【相似文献】
相关期刊论文 前8条
1 罗艳;王瑛;;茄子SmU2AF~(65)基因的可变剪接[J];遗传;2008年11期
2 盛洁;贡成良;薛仁宇;谢敏;张晓荣;李艳梅;曹广力;;家蚕vasa样基因表达的可变剪接[J];蚕业科学;2009年02期
3 邱莫寒;俞宁;;RNA的可变剪接[J];畜牧与饲料科学;2010年05期
4 黄艳群;陈文;李宁;邓学梅;康相涛;;鸡Lmbr1基因一种异常可变剪接的克隆和表达分析[J];畜牧兽医学报;2010年05期
5 黄正洋;陈阳;李欣钰;甄霆;张扬;徐琪;段修军;赵文明;陈国宏;;鸭TLR4基因可变剪接体的克隆、鉴定及组织表达分析[J];畜牧兽医学报;2013年05期
6 杨秀芹;翟春媛;李海涛;刘娣;;猪TLR4基因可变剪接体的鉴定[J];畜牧兽医学报;2011年08期
7 薛高旭;曹广力;张鹏杰;张瑶瑶;薛仁宇;贡成良;;家蚕卵巢肿瘤基因Bmotu及其可变剪接[J];蚕业科学;2011年04期
8 ;[J];;年期
相关会议论文 前5条
1 张继业;任长虹;庞剑会;赵娜;刘虎岐;张成岗;;可变剪接在缺氧应答中的调控作用[A];Proceedings of the 8th Biennial Conference of the Chinese Society for Neuroscience[C];2009年
2 周春燕;张朵;张晓;富显果;廖娟;兰风华;;人eIF2B4基因一个新型可变剪接产物及其鉴定[A];中国的遗传学研究——遗传学进步推动中国西部经济与社会发展——2011年中国遗传学会大会论文摘要汇编[C];2011年
3 肖锐;孙涛;吴同彬;魏然;卓晓宇;付向东;张翼;;大规模RNA干扰筛选具有可变剪接调控蛋白[A];湖北省暨武汉市生物化学与分子生物学学会第八届第十七次学术年会论文汇编[C];2007年
4 富显果;廖娟;郭小燕;严爱贞;张朵;郑德柱;兰风华;;FMR1基因的可变剪接及其意义[A];第九届全国遗传病诊断与产前诊断学术交流会暨产前诊断和医学遗传学新技术研讨会论文集[C];2014年
5 黄正洋;陈阳;李欣钰;甄霆;张扬;徐琪;赵文明;陈国宏;;鸭TLR4基因可变剪接体的克隆、鉴定及组织表达分析[A];中国畜牧兽医学会家禽学分会第九次代表会议暨第十六次全国家禽学术讨论会论文集[C];2013年
相关博士学位论文 前10条
1 富显果;FMR1基因的可变剪接及其意义[D];福建医科大学;2014年
2 李龙;毛竹笋生长时空变化规律和生长素相关基因分析[D];中国林业科学研究院;2016年
3 诸葛坚;细胞色素P450 2D6和2C18的可变剪接研究[D];浙江大学;2003年
4 吕俊杰;采用智能方法的可变剪接调控机制与相关疾病研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
5 武鹏;肝脏不同类型细胞基因表达及可变剪接的研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2014年
6 刘舒云;小鼠基因sidt2的可变剪接研究及功能初步探讨[D];中国人民解放军军事医学科学院;2008年
7 徐佳熹;基于比较基因组学和mRNA高通量测序的可变剪接外显子进化研究[D];复旦大学;2011年
8 詹雷雷;RNA互斥可变剪接的进化和调控机制的研究[D];浙江大学;2011年
9 杭兴宜;利用外显子芯片研究缺血/缺氧损伤相关的剪接调控机制[D];中国人民解放军军事医学科学院;2009年
10 李稚锋;真核基因剪接机制相关特征研究[D];国防科学技术大学;2006年
相关硕士学位论文 前10条
1 胡兴;基于最优搜索的基因可变剪接的预测[D];电子科技大学;2008年
2 章天骄;基因组可变剪接特征分析与预测[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 曹新茹;家蝇铁蛋白基因的克隆、表达及功能分析[D];河北大学;2015年
4 戴岚芝;果蝇CG30427 mRNA前体3'端互斥可变剪接的调控机制研究[D];浙江大学;2015年
5 刘阳;拟南芥形态和生理进化的比较研究[D];山东农业大学;2015年
6 张珊珊;基于RNA-Seq数据的小鼠神经发育中可变剪接的研究[D];南京航空航天大学;2015年
7 张晓娜;中国人群组织特异性可变剪接体的鉴定[D];上海交通大学;2008年
8 李佩尧;血管内皮细胞中缺氧相关基因的可变剪接研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2008年
9 胡竞;基于博弈论的可变剪接预测算法研究[D];福建农林大学;2013年
10 李敏;内含子保留型可变剪接预测及可变剪接与蛋白质结构多样性分析[D];内蒙古科技大学;2015年
，本文编号：1327201
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/nykjbs/1327201.html
