毛竹衰老相关基因PheORE1s和PheNAPs的功能解析

发布时间：2022-12-25 15:32

　　毛竹（Phyllostachys edulis）是我国重要的笋材两用竹种,广泛分布我国亚热带地区,占全国竹林面积的70%以上,具有重要经济、生态和社会价值。作为多年生单稔植物,一生只开一次花,开花后竹林更新能力下降,叶片衰老脱落和植株个体死亡。开花衰老对竹区经济发展和生态环境造成巨大的影响。NAC蛋白是植物特有的一类转录因子,其中ORE1和NAP蛋白在植物的生长发育、整株衰老和器官衰老调控方面具有至关重要的作用。然而有关NAC家族基因调控衰老的研究多集中在一年生的模式植物或农作物上,在毛竹上的研究极少,且有关ORE1和NAP成员在毛竹衰老方面的研究仅限于进化分析和基因Pe NAC1（NAP亚家族成员）的克隆,缺乏调控功能解析。因此挖掘毛竹衰老相关的NAC（Phe NAC）基因,研究NAC基因对毛竹衰老调控机理,具有重要的理论意义和实践价值。本研究以毛竹花的衰老、叶片衰老和笋采后衰老为切入点,筛选与衰老相关的候选NAC家族基因;用遗传学实验验证其功能;通过酵母单杂交和酵母双杂交实验,解析NAC基因的调控机制。主要研究结果如下:1、毛竹ORE1和NAP亚家族成员为候选衰老相关基因根据基因组... 

【文章页数】：159 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 植物衰老的研究进展
        1.2.1 植物衰老的分类
        1.2.2 影响植物衰老的因素
        1.2.3 植物衰老过程及生理生化变化
        1.2.4 植物衰老的分子生物学研究进展
    1.3 NAC转录因子的研究进展
        1.3.1 NAC转录因子结构和基因转录调控
        1.3.2 NAC转录因子的分子生物学功能
    1.4 ORE1和NAP转录因子在衰老过程中研究进展
        1.4.1 ORE1参与的衰老调控
        1.4.2 NAP参与的衰老调控
    1.5 毛竹衰老的研究进展
        1.5.1 毛竹衰老的分类
        1.5.2 毛竹衰老过程中的生理变化
        1.5.3 毛竹衰老的分子生物学研究进展
    1.6 研究的目的和意义
    1.7 经费来源
    1.8 研究的技术路线
第二章 毛竹NAC基因家族的生物信息学和表达模式分析
    2.1 材料与方法
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 实验器材及试剂
    2.2 实验方法
        2.2.1 RNA提取、反转录及q RT-PCR分析
        2.2.2 毛竹中NAC家族和Hsf家族成员的确定
        2.2.3 毛竹NAC家族序列分析和进化树构建
        2.2.4 毛竹NAC家族成员参与的调控路径预测
        2.2.5 基因表达量分析
        2.2.6 共表达网络建立
    2.3 实验结果
        2.3.1 毛竹NAC家族成员的鉴定
        2.3.2 毛竹NAC家族成员进化树分析
        2.3.3 毛竹NAC家族成员基因结构和保守基序分析
        2.3.4 毛竹NAC家族成员参与的调控路径预测
        2.3.5 基因表达分析
        2.3.6 毛竹NAC和 Hsf家族基因共表达和蛋白互作网络的建立
    2.4 讨论
        2.4.1 毛竹NAC基因家族序列
        2.4.2 毛竹NAC基因家族的表达分析
        2.4.3 毛竹NAC和 Hsf家族基因的共表达分析
    2.5 小结
第三章 毛竹衰老相关NACs的克隆和在衰老过程的表达分析
    3.1 实验材料
        3.1.1 植物材料
        3.1.2 试剂、菌株和载体
    3.2 实验方法
        3.2.1 毛竹叶片PSII原初光能转化效率Fv/Fm的测定
        3.2.2 离体叶片衰老诱导处理
        3.2.3 叶绿素含量测定
        3.2.4 RNA提取和反转录
        3.2.5 毛竹ORE1和NAP亚家族基因的克隆
        3.2.6 毛竹ORE1和NAP亚家族基因的进化分析及固有无序区分析
        3.2.7 毛竹ORE1和NAP亚家族基因启动子的克隆与分析
        3.2.8 毛竹ORE1和NAP亚家族基因在毛竹叶片衰老过程和笋采后的表达分析
        3.2.9 统计分析
    3.3 实验结果
        3.3.1 毛竹ORE1和NAP亚家族基因克隆
        3.3.2 毛竹ORE1和NAP亚家族基因进化树分析及多序列比对
        3.3.3 毛竹ORE1和NAP亚家族基因序列固有无序区预测
        3.3.4 毛竹ORE1和NAP亚家族基因启动子的克隆与分析
        3.3.5 毛竹ORE1和NAP亚家族基因在开花毛竹叶片衰老过程的表达分析
        3.3.6 毛竹ORE1和NAP亚家族基因在实生苗叶片衰老过程表达分析
        3.3.7 毛竹ORE1和NAP亚家族基因在离体叶片衰老过程表达分析
        3.3.8 毛竹ORE1和NAP亚家族基因在黄化苗中的表达分析
        3.3.9 毛竹ORE1和NAP亚家族基因笋采后衰老过程的表达分析
    3.4 讨论
        3.4.1 毛竹ORE1和NAP亚家族基因具有保守性和特异性
        3.4.2 毛竹ORE1和NAP亚家族基因在衰老过程上调表达
    3.5 小结
第四章 毛竹PheORE1s和 PheNAPs调控拟南芥叶片衰老
    4.1 实验材料
        4.1.1 植物材料
        4.1.2 试剂、菌株和载体
    4.2 实验方法
        4.2.1 DNA的提取
        4.2.2 RNA的提取和反转录
        4.2.3 毛竹PheORE1s和 PheNAPs基因超表达载体的构建及转化
        4.2.4 拟南芥nap和 nac2-1 突变体及异源转化拟南芥的鉴定
        4.2.5 表型鉴定
        4.2.6 转基因拟南芥表达分析
    4.3 实验结果
        4.3.1 拟南芥nap突变体和nac2-1 突变体的鉴定
        4.3.2 毛竹PheORE1s和 PheNAPs的转基因拟南芥的鉴定
        4.3.3 异位表达PheORE1s和 PheNAPs拟南芥的表型分析
        4.3.4 转基因拟南芥表达分析
    4.4 讨论
    4.5 小结
第五章 毛竹PheORE1s和 PheNAPs调控叶片衰老机制研究
    5.1 实验材料
        5.1.1 植物材料
        5.1.2 试剂、菌株和载体
    5.2 实验方法
        5.2.1 毛竹基因组DNA提取
        5.2.2 载体构建及转化
        5.2.3 毛竹PheORE1和Phe NAP亚家族基因亚细胞定位分析
        5.2.4 毛竹PheORE1和Phe NAP亚家族基因转录激活活性分析
        5.2.5 筛选和鉴定毛竹PheORE1和Phe NAP亚家族成员的上下游基因
        5.2.6 毛竹Phe NAC9 互作蛋白筛选和鉴定
    5.3 实验结果
        5.3.1 毛竹PheORE1和Phe NAP亚家族基因亚细胞定位
        5.3.2 毛竹PheORE1和Phe NAP亚家族基因转录激活活性分析
        5.3.3 毛竹PheORE1和Phe NAP亚家族基因上下游基因预测
        5.3.4 毛竹Phe NAC9 能与Phe NAC8 形成异源二聚体
    5.4 讨论
        5.4.1 毛竹PheORE1和Phe NAP亚家族成员参与调控路径存在特异性
        5.4.2 毛竹PheORE1和Phe NAP亚家族基因可能参与多种调控过程
        5.4.3 Phe NAC9为PheORE1和Phe NAP亚家族成员调控衰老的枢纽基因
    5.5 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
附录
在读期间的学术研究
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]毛竹叶片衰老特性及衰老相关基因的筛选和鉴定[J]. 任育军,杨树伟,吴栋雄,黄晨星,管亦荣,缪颖.  福建农林大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]OsNAC2通过ABA依赖途径负调控水稻的多种非生物胁迫反应[J]. 罗莉琼,吕波,陈旭,李捷,明凤.  复旦学报(自然科学版). 2016(01)
[3]毛竹NAC转录因子家族生物信息学分析[J]. 黎帮勇,胡尚连,曹颖,徐刚.  基因组学与应用生物学. 2015(08)
[4]提取方法、试剂对不同高等植物叶片叶绿素提取效果的比较分析[J]. 刘彩云.  潍坊学院学报. 2014(02)
[5]水稻核糖核酸酶T2蛋白质在叶片生长和盐胁迫过程中的表达研究[J]. 曾祥然,魏健,贾霖,关明俐,刘钊,兰金苹,刘丽娟,李莉云,刘国振.  核农学报. 2013(06)
[6]毛竹花期不同器官内源激素含量的变化[J]. 齐飞艳,彭镇华,胡陶,高健.  林业科学研究. 2013(03)
[7]毛竹叶片衰老过程碳氮元素及灰分含量的季节动态[J]. 潘贤强.  福建林业科技. 2011(04)
[8]受雨雪冰冻危害后毛竹的繁衍特点[J]. 陆媛媛,蓝春能,周紫球,吴礼栋,刘仙(石玄).  林业实用技术. 2011(01)
[9]棉花叶片衰老生理研究进展[J]. 刘连涛,李存东,孙红春,贾蕾.  中国农学通报. 2006(07)
[10]内源细胞分裂素调控油菜叶片衰老进程的研究[J]. 张治礼,郑学勤,吕应堂.  作物学报. 2005(01)

博士论文
[1]转录因子NAC与MADS参与采后枇杷果实冷害木质化调控研究[D]. 葛航.浙江大学 2018
[2]NAC类转录因子调控香蕉果实诱导耐冷性及成熟的机制分析[D]. 单伟.华南农业大学 2016
[3]植物转录因子NAP的系统发育及其对叶片衰老的调控[D]. 范凯.浙江大学 2015

硕士论文
[1]核苷酸转移酶参与拟南芥开花调控及水稻非生物胁迫响应的机制研究[D]. 杨海奇.深圳大学 2017
[2]竹类植物叶片衰老机理研究[D]. 谢海平.南京林业大学 2004



本文编号：3726883