棉纤维次生壁加厚期的基因表达谱分析及GhKAR、GhHAD、GhENR的功能研究
发布时间：2021-04-25 11:18
棉花是纺织工业的重要原料,也是我国五大油料作物之一。油分是重要的基础代谢,种子的发育直接影响油分的积累,关乎许多重要的代谢途径；棉花纤维由种子的表皮毛分化而来,种子中影响油分代谢的基因可能影响纤维发育。研究表明,棉花种子含油量与棉花产量性状间无显著的负相关,与纤维品质指标均呈正相关（如纤维长度和比强）,表明提高棉籽含油量或改变其脂肪酸组成可兼顾纤维优质高产。为进一步了解棉花纤维发育的分子机制,本研究选用不同类型、不同纤维品质的海岛棉（新海32号,HL）和陆地棉（17-24,L和62-33,S）的纤维为研究材料,利用RNA-Seq技术,分析其在纤维次生壁合成和加厚期（20DPA、25DPA和30DPA）的表达谱；通过基因表达量的变化筛选差异表达基因并对其进行GO功能显著性富集分析,寻找与棉纤维次生壁加厚相关的关键代谢通路和重要基因；同时,分析了脂肪酸合成酶GhKAR、GhHAD和GhENR的表达特征,并验证其功能。主要研究结果如下：1)不同基因型在次生壁发育的各个时期,都得到大量的差异基因。比较同一时期不同基因型的差异基因,发现不同棉种间的差异基因数量更多,如20DPA时,海岛棉（HL）...
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词
第一章 前言
1.1 棉花纤维发育的特征和分子机制
1.1.1 棉纤维细胞发育概述
1.1.2 棉纤维细胞分化和起始期
1.1.3 棉纤维伸长期
1.1.4 棉纤维次生壁合成和加厚期
1.1.5 棉纤维脱水期
1.2 棉花基因组研究进展
1.3 棉花纤维差异基因表达谱研究
1.4 脂肪酸对棉纤维发育的影响
1.5 脂肪酸的生物合成
1.6 脂肪酸合成酶基因在改良种子含油量中的应用
1.6.1 乙酰-CoA羧化酶（ACCase）
1.6.2 脂肪酸合成酶（FAS）
1.6.3 酰基ACP硫酯酶
1.6.4 脂肪酸去饱和酶
1.7 研究目的和意义
第二章 棉纤维次生壁发育时期基因表达谱的研究
2.1 材料与方法
2.1.1 植物材料
2.1.2 RNA的提取与质量检测
2.1.3 实验流程
2.1.4 转录组标准信息分析流程
2.1.5 测序评估
2.1.6 基因表达量统计
2.1.7 差异表达基因筛选
2.1.8 差异表达基因的GO功能显著性富集分析
2.1.9 差异表达基因的Pathway显著性富集分析
2.1.10 qRT-PCR
2.2 转录组测序结果的初步分析
2.2.1 RNA质量检测
2.2.2 数据比对统计结果
2.2.3 测序质量的评估
2.2.4 测序饱和度的分析
2.2.5 测序随机性的统计分析
2.2.6 基因覆盖度统计
2.3 差异表达基因的筛选与注释
2.3.1 同一时期不同棉种之间的差异表达基因分析
2.3.2 同一棉种不同时期之间的差异表达基因分析
2.3.3 棉花不同类型不同纤维发育时期共有差异基因分析
2.3.4 差异表达基因Quantitive real-time PCR验证
2.4 本章小结
第三章 G hKAR、GhHAD和GhENR的表达特征研究及功能分析
3.1 材料与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验方法
3.2 结果与分析
3.2.1 GhKAR、GhHAD、GhENR的生物信息学分析
3.2.2 高、低油材料油分积累特征和目的基因表达量的变化
3.2.3 GhKAR、GhHAD和GhENR基因的表达特征分析
3.2.4 棉花转基因株系种子油分及脂肪酸成分的变化
3.2.5 棉花转基因株系纤维品质的表型鉴定
3.2.6 转GhKAR和GhENR基因棉花的抗寒性初探
3.3 本章小结
第四章 讨论与结论
4.1 讨论
4.1.1 关于测序时期的选择
4.1.2 基于RNA-Seq高通量测序
4.1.3 与次生壁加厚相关的差异表达基因及代谢通路
4.1.4 棉花脂肪酸研究的用途和意义
4.1.5 GhKAR、GhHAD和GhENR基因的序列分析
4.1.6 GhKAR、GhHAD和GhENR基因的表达特征
4.1.7 GhKAR和GhENR的功能
4.2 结论
4.2.1 海岛棉和陆地棉纤维不同发育阶段数字表达谱分析
4.2.2 脂肪酸合成酶基因GhKAR、GhHAD和GhENR的表达特征和功能验证
4.3 本研究的创新点
参考文献
致谢
附录
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]陆地棉基因组测序—开辟棉花育种新篇章[J]. 王莉,杨维才. 中国科学:生命科学. 2015(05)
[2]甘蓝型油菜种子发育过程中油脂合成基因的表达[J]. 张云虹,李爱民,张永泰,王幼平,惠飞虎,张永吉,张瑛. 扬州大学学报(农业与生命科学版). 2015(01)
[3]不同脂肪酸种类及浓度对棉纤维分化发育的影响[J]. 孙英超,刘伟,何秋伶,祝水金,陈进红. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2014(06)
[4]油桐种子脂肪酸延长代谢的转录表达与代谢调控机理研究[J]. 刘美兰,谭晓风,龙洪旭. 植物遗传资源学报. 2014(05)
[5]2013年中国植物科学若干领域重要研究进展[J]. 袁明,瞿礼嘉,王小菁,钱前,杨维才,王台,孔宏智,蒋高明,种康. 植物学报. 2014(04)
[6]棉花3个脂肪酸碳链延长基因的cDNA克隆和表达分析[J]. 刘丽,赵鹏,王丹,刘正杰,王玉美,华金平. 中国农业科学. 2013(17)
[7]The Gossypium raimondii Genome,a Huge Leap Forward in Cotton Genomics[J]. Yu-Xian Zhu,Fu-Guang Li. Journal of Integrative Plant Biology. 2013(07)
[8]棉花纤维发育早期RNA-Seq转录组分析[J]. 李锡花,吴嫚,于霁雯,张金发,范术丽,宋美珍,庞朝友,喻树迅. 棉花学报. 2013(03)
[9]一个棉花GDSL脂肪酶基因的克隆与功能分析[J]. 佟祥超,王丽曼,胡文静,张雪颖,张天真,郭旺珍. 作物学报. 2013(07)
[10]棉花GhCOMT1基因原核表达载体构建及蛋白纯化和Western鉴定[J]. 李波,倪志勇,李晓东,范玲. 西北植物学报. 2012(10)
博士论文
[1]钙离子结合蛋白基因GhCaM7和GhAnn2在棉花纤维伸长中的功能分析[D]. 唐文鑫.华中农业大学 2014
[2]棉纤维发育相关基因转录组学、表达谱分析研究[D]. 陈全家.中国农业大学 2014
[3]油料作物油脂合成相关基因的转录、克隆和功能比较研究[D]. 胡亚平.中国农业科学院 2009
[4]GhDET2和GhKTN1在棉花纤维细胞发育中的功能[D]. 罗明.西南大学 2007
[5]海岛棉纤维发育相关基因表达谱分析及功能基因的发掘[D]. 涂礼莉.华中农业大学 2007
硕士论文
[1]磷脂酶GhPLA2α和GhPLA2β在棉花纤维细胞发育中的功能[D]. 佘玉罕.西南大学 2014
[2]陆地棉纤维次生壁加厚期基因表达谱分析[D]. 计志斌.华中农业大学 2011
本文编号：3159291
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词
第一章 前言
1.1 棉花纤维发育的特征和分子机制
1.1.1 棉纤维细胞发育概述
1.1.2 棉纤维细胞分化和起始期
1.1.3 棉纤维伸长期
1.1.4 棉纤维次生壁合成和加厚期
1.1.5 棉纤维脱水期
1.2 棉花基因组研究进展
1.3 棉花纤维差异基因表达谱研究
1.4 脂肪酸对棉纤维发育的影响
1.5 脂肪酸的生物合成
1.6 脂肪酸合成酶基因在改良种子含油量中的应用
1.6.1 乙酰-CoA羧化酶（ACCase）
1.6.2 脂肪酸合成酶（FAS）
1.6.3 酰基ACP硫酯酶
1.6.4 脂肪酸去饱和酶
1.7 研究目的和意义
第二章 棉纤维次生壁发育时期基因表达谱的研究
2.1 材料与方法
2.1.1 植物材料
2.1.2 RNA的提取与质量检测
2.1.3 实验流程
2.1.4 转录组标准信息分析流程
2.1.5 测序评估
2.1.6 基因表达量统计
2.1.7 差异表达基因筛选
2.1.8 差异表达基因的GO功能显著性富集分析
2.1.9 差异表达基因的Pathway显著性富集分析
2.1.10 qRT-PCR
2.2 转录组测序结果的初步分析
2.2.1 RNA质量检测
2.2.2 数据比对统计结果
2.2.3 测序质量的评估
2.2.4 测序饱和度的分析
2.2.5 测序随机性的统计分析
2.2.6 基因覆盖度统计
2.3 差异表达基因的筛选与注释
2.3.1 同一时期不同棉种之间的差异表达基因分析
2.3.2 同一棉种不同时期之间的差异表达基因分析
2.3.3 棉花不同类型不同纤维发育时期共有差异基因分析
2.3.4 差异表达基因Quantitive real-time PCR验证
2.4 本章小结
第三章 G hKAR、GhHAD和GhENR的表达特征研究及功能分析
3.1 材料与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验方法
3.2 结果与分析
3.2.1 GhKAR、GhHAD、GhENR的生物信息学分析
3.2.2 高、低油材料油分积累特征和目的基因表达量的变化
3.2.3 GhKAR、GhHAD和GhENR基因的表达特征分析
3.2.4 棉花转基因株系种子油分及脂肪酸成分的变化
3.2.5 棉花转基因株系纤维品质的表型鉴定
3.2.6 转GhKAR和GhENR基因棉花的抗寒性初探
3.3 本章小结
第四章 讨论与结论
4.1 讨论
4.1.1 关于测序时期的选择
4.1.2 基于RNA-Seq高通量测序
4.1.3 与次生壁加厚相关的差异表达基因及代谢通路
4.1.4 棉花脂肪酸研究的用途和意义
4.1.5 GhKAR、GhHAD和GhENR基因的序列分析
4.1.6 GhKAR、GhHAD和GhENR基因的表达特征
4.1.7 GhKAR和GhENR的功能
4.2 结论
4.2.1 海岛棉和陆地棉纤维不同发育阶段数字表达谱分析
4.2.2 脂肪酸合成酶基因GhKAR、GhHAD和GhENR的表达特征和功能验证
4.3 本研究的创新点
参考文献
致谢
附录
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]陆地棉基因组测序—开辟棉花育种新篇章[J]. 王莉,杨维才. 中国科学:生命科学. 2015(05)
[2]甘蓝型油菜种子发育过程中油脂合成基因的表达[J]. 张云虹,李爱民,张永泰,王幼平,惠飞虎,张永吉,张瑛. 扬州大学学报(农业与生命科学版). 2015(01)
[3]不同脂肪酸种类及浓度对棉纤维分化发育的影响[J]. 孙英超,刘伟,何秋伶,祝水金,陈进红. 浙江大学学报(农业与生命科学版). 2014(06)
[4]油桐种子脂肪酸延长代谢的转录表达与代谢调控机理研究[J]. 刘美兰,谭晓风,龙洪旭. 植物遗传资源学报. 2014(05)
[5]2013年中国植物科学若干领域重要研究进展[J]. 袁明,瞿礼嘉,王小菁,钱前,杨维才,王台,孔宏智,蒋高明,种康. 植物学报. 2014(04)
[6]棉花3个脂肪酸碳链延长基因的cDNA克隆和表达分析[J]. 刘丽,赵鹏,王丹,刘正杰,王玉美,华金平. 中国农业科学. 2013(17)
[7]The Gossypium raimondii Genome,a Huge Leap Forward in Cotton Genomics[J]. Yu-Xian Zhu,Fu-Guang Li. Journal of Integrative Plant Biology. 2013(07)
[8]棉花纤维发育早期RNA-Seq转录组分析[J]. 李锡花,吴嫚,于霁雯,张金发,范术丽,宋美珍,庞朝友,喻树迅. 棉花学报. 2013(03)
[9]一个棉花GDSL脂肪酶基因的克隆与功能分析[J]. 佟祥超,王丽曼,胡文静,张雪颖,张天真,郭旺珍. 作物学报. 2013(07)
[10]棉花GhCOMT1基因原核表达载体构建及蛋白纯化和Western鉴定[J]. 李波,倪志勇,李晓东,范玲. 西北植物学报. 2012(10)
博士论文
[1]钙离子结合蛋白基因GhCaM7和GhAnn2在棉花纤维伸长中的功能分析[D]. 唐文鑫.华中农业大学 2014
[2]棉纤维发育相关基因转录组学、表达谱分析研究[D]. 陈全家.中国农业大学 2014
[3]油料作物油脂合成相关基因的转录、克隆和功能比较研究[D]. 胡亚平.中国农业科学院 2009
[4]GhDET2和GhKTN1在棉花纤维细胞发育中的功能[D]. 罗明.西南大学 2007
[5]海岛棉纤维发育相关基因表达谱分析及功能基因的发掘[D]. 涂礼莉.华中农业大学 2007
硕士论文
[1]磷脂酶GhPLA2α和GhPLA2β在棉花纤维细胞发育中的功能[D]. 佘玉罕.西南大学 2014
[2]陆地棉纤维次生壁加厚期基因表达谱分析[D]. 计志斌.华中农业大学 2011
本文编号：3159291
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/nykjbs/3159291.html
