蒺藜苜蓿有性生殖器官特异表达基因分析及紫花苜蓿MsGME基因的功能鉴定

发布时间：2017-07-28 20:08

  本文关键词：蒺藜苜蓿有性生殖器官特异表达基因分析及紫花苜蓿MsGME基因的功能鉴定

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【摘要】：花和种子是蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)两个重要的有性生殖器官。花器官特异表达基因和种子特异表达基因在蒺藜苜蓿有性生殖过程中分别扮演着重要角色。分别筛选蒺藜苜蓿的花器官和种子特异表达基因,寻找这类基因在其他模式植物中的直系同源基因,并将其表达模式在不同植物间进行比较,有利于深入的理解这类基因在蒺藜苜蓿有性生殖过程中的功能。在研究中发现,蒺藜苜蓿中紫花苜蓿(M sativa) MsGME的直系同源基因在果荚和种子中的表达较高,因此我们克隆了MsGME基因的全长cDNA序列,并将其转入拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,最终得到抗逆性良好的转基因拟南芥植株。主要研究内容如下：1.筛选得到97个蒺藜苜蓿花器官特异表达基因,通过与其他植物中同源基因的比较发现,同源基因在不同植物花器官中的表达模式和功能不完全相同。进一步分析发现,产生这种现象的重要原因是启动子中效应元件具有不同的特性。2.筛选得到605个蒺藜苜蓿种子特异表达基因,通过对4个物种种子特异表达基因及其同源基因的表达模式分析证明了进化关系较近的物种间同源基因的表达模式变异较小,而进化关系远的物种间其同源基因的表达模式变异较大。3.克隆获得MsGME基因cDNA的全长序列,该基因包含一个1146 bp的开放阅读框,编码381个氨基酸,种子和果荚中表达量较高。4.表达模式分析发现,MsGME基因受到盐、干旱和酸等条件诱导其表达量会提高。5.成功将紫花苜蓿MsGME基因转入拟南芥中,提高了转基因植株中的抗坏血酸含量,增强了转基因植株抵御非生物胁迫的能力。
【关键词】：蒺藜苜蓿 紫花苜蓿 花器官 种子 特异表达基因
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S541;Q943.2
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 前言10-11
• 第二章 文献综述11-20
• 2.1 蒺藜苜蓿有性生殖器官及基因组研究11
• 2.1.1 蒺藜苜蓿花器官和种子形态结构11
• 2.1.2 蒺藜苜蓿基因组研究进展11
• 2.2 花器官起源及特异表达基因11-13
• 2.2.1 花器官起源11-12
• 2.2.2 花器官特异表达基因12-13
• 2.3 种子特异表达基因及启动子13-14
• 2.3.1 种子特异表达基因13
• 2.3.2 种子特异启动子13-14
• 2.4 花器官和种子同源基因功能研究14-15
• 2.4.1 花器官特异表达基因同源基因14
• 2.4.2 种子特异表达基因同源基因14-15
• 2.5 植物对非生物胁迫的响应机制15-16
• 2.5.1 植物抗氧化系统对胁迫的响应机制15
• 2.5.2 植物渗透调节系统对胁迫的响应机制15-16
• 2.6 紫花苜蓿响应胁迫的机制16-18
• 2.6.1 紫花苜蓿耐盐性研究16-17
• 2.6.2 紫花苜蓿抗旱性研究17
• 2.6.3 紫花苜蓿耐酸性研究17-18
• 2.7 抗坏血酸的功能及合成途径18-20
• 2.7.1 抗坏血酸抗氧化能力研究18
• 2.7.2 抗坏血酸生物合成途径18-20
• 第三章 蒺藜苜蓿花器官特异表达基因分析20-32
• 3.1 材料方法20-22
• 3.1.1 相关数据库20
• 3.1.2 蒺藜苜蓿花器官特异表达基因的筛选20-21
• 3.1.3 其他植物中直系同源基因的筛选和表达分析21
• 3.1.4 Medtr5g021270和Medtr1g110460的直系同源基因的表达分析21
• 3.1.5 蒺藜苜蓿花器官特异表达基因的启动子分析21
• 3.1.6 蒺藜苜蓿花器官特异表达基因染色体定位21-22
• 3.2 结果分析22-30
• 3.2.1 Medtr5g021270基因不同部位表达量分析22
• 3.2.2 蒺藜苜蓿花器官特异表达基因的筛选22
• 3.2.3 其他植物中直系同源基因的鉴定22-26
• 3.2.4 蒺藜苜蓿等5种植物相关基因的表达分析26-28
• 3.2.5 Medtr5g021270和Medtr1g110460直系同源基因的表达分析28-29
• 3.2.6 蒺藜苜蓿等5种植物直系同源基因的启动子分析29
• 3.2.7 蒺藜苜蓿花器官特异表达基因的染色体物理定位29-30
• 3.3 讨论30-32
• 第四章 蒺藜苜蓿种子特异表达基因分析32-49
• 4.1 材料方法32-33
• 4.1.1 基因组数据采集32
• 4.1.2 不同物种各器官发育时期和基因表达量的选取32
• 4.1.3 种子特异表达基因的筛选32-33
• 4.1.4 种子特异表达基因同源基因的筛选及表达模式分析33
• 4.1.5 种子特异表达基因及其同源基因的启动子分析33
• 4.2 结果分析33-45
• 4.2.1 蒺藜苜蓿、大豆、拟南芥和水稻种子特异表达基因33-34
• 4.2.2 蒺藜苜蓿种子特异表达基因的同源基因34
• 4.2.3 大豆种子特异表达基因的同源基因34
• 4.2.4 拟南芥种子特异表达基因的同源基因34-35
• 4.2.5 水稻种子特异表达基因的同源基因35
• 4.2.6 蒺藜苜蓿同源基因中种子特异表达基因35
• 4.2.7 大豆同源基因中种子特异表达基因35
• 4.2.8 拟南芥同源基因中种子特异表达基因35-36
• 4.2.9 水稻同源基因中种子特异表达基因36-40
• 4.2.10 蒺藜苜蓿种子特异表达基因及其同源基因表达模式分析40-41
• 4.2.11 大豆种子特异表达基因及其同源基因表达模式分析41
• 4.2.12 拟南芥种子特异表达基因及其同源基因表达模式分析41-42
• 4.2.13 水稻种子特异表达基因及其同源基因表达模式分析42
• 4.2.14 不同表达模式4组同源基因比较分析42-43
• 4.2.15 种子特异表达基因及其同源基因中顺式作用元件的功能分析43-45
• 4.3 讨论45-49
• 第五章 紫花苜蓿MsGME基因克隆及功能分析49-70
• 5.1 材料方法49-56
• 5.1.1 紫花苜蓿植物材料种植49
• 5.1.2 紫花苜蓿幼苗非生物胁迫处理49
• 5.1.3 紫花苜蓿总RNA提取49-50
• 5.1.4 紫花苜蓿cDNA第一链的合成50
• 5.1.5 紫花苜蓿MsGME基因同源克隆及生物信息学分析50-52
• 5.1.6 胁迫后紫花苜蓿中MsGME表达量分析52-53
• 5.1.7 pMyc-35S：：MsGME表达载体的构建53
• 5.1.8 拟南芥植物材料培养53
• 5.1.9 转MsGME基因的拟南芥GME/gme突变体果荚发育形态学观察53
• 5.1.10 转基因拟南芥植株筛选53-54
• 5.1.11 转基因拟南芥植株中MsGME基因表达量分析54
• 5.1.12 拟南芥植株非生物胁迫处理54
• 5.1.13 拟南芥GMP、GP和GGP基因表达量分析54-55
• 5.1.14 拟南芥抗坏血酸含量测定55
• 5.1.15 拟南芥丙二醛(MDA)含量测定55
• 5.1.16 拟南芥叶片相对膜透性(RMP)的测定55
• 5.1.17 数据统计分析55-56
• 5.2 结果分析56-68
• 5.2.1 MsGME基因全长cDNA序列分析56
• 5.2.2 紫花苜蓿中MsGME基因不同部位表达量分析56-59
• 5.2.3 胁迫条件下MsGME在紫花苜蓿幼苗中表达模式59
• 5.2.4 pMyc-35S：：MsGME表达载体酶切验证59-60
• 5.2.5 转MsGME基因的拟南芥GME/gme突变体果荚形态60-61
• 5.2.6 转基因拟南芥植株鉴定61-62
• 5.2.7 拟南芥转基因植株中GME上下游基因表达模式分析62
• 5.2.8 超表达MsGME基因提高拟南芥转基因植株中抗坏血酸的含量62-63
• 5.2.9 超表达MsGME基因提高转基因拟南芥耐盐性63-65
• 5.2.10 超表达MsGME基因提高转基因拟南芥耐旱和耐酸性65-66
• 5.2.11 胁迫条件下转基因拟南芥体内丙二醛含量变化66-67
• 5.2.12 胁迫条件下转基因拟南芥相对膜透性67-68
• 5.3 讨论68-70
• 第六章 结论70-71
• 参考文献71-81
• 英文缩略词对照表81-82
• 在学期间的研究成果82-83
• 致谢83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：585783