玉米转录因子Opaque2基因的转录调控与19-kDa α-醇溶蛋白基因的DNA甲基化研究

发布时间：2017-08-29 16:28

  本文关键词：玉米转录因子Opaque2基因的转录调控与19-kDa α-醇溶蛋白基因的DNA甲基化研究

  更多相关文章： 玉米 醇溶蛋白 Opaque2 双向电泳 DNA甲基化 基因本体

【摘要】：玉米(maize, Zea mays)是世界上最重要的粮食作物之一,玉米的籽粒是营养储藏的重要器官,在种子总蛋白中,种子储藏蛋白(seed storage proteins, SSP)约占总蛋白含量的70%,其中的醇溶蛋白又是玉米种子储藏蛋白中最重要的蛋白,约占70%。然而由于醇溶蛋白特别是α-醇溶蛋白的必需氨基酸含量较低,影响了玉米的营养价值。而转录因子Opaque2(02)能结合22-kDa的α-醇溶蛋白基因启动子上的TCCACGTAGA模体序列调控其表达,02基因的突变能降低α-醇溶蛋白的含量,提高含必需氨基酸蛋白的含量,从而提高玉米的营养价值。此外,02还能通过结合核糖体失活蛋白(Ribosome-Inactivating Proteins, RIP)基因启动子上的GATGAPyPuTGPu模体调控其表达。本研究利用生物信息学的方法,在玉米全基因组范围内搜索潜在的02所调控基因；结合双向电泳及质谱技术,分析W64A及其02突变体W64Ao2的差异蛋白,寻找02基因所调控的蛋白；并对19-kDa的α-醇溶蛋白基因启动子及其本体的DNA甲基化进行分析,探究19-kDa和22-kDa的α-醇溶蛋白基因的表达调控机制,主要研究结果如下： 1、在玉米全基因组范围内搜索到31个启动子上含TCCACGTAGA模体的基因,其中有8个是串联重复的22-kDa的α-醇溶蛋白基因。GO分析显示这8个α-醇溶蛋白基因参与营养储藏功能,其他基因主要是参与催化活性的酶类编码基因。而含有GATGAPyPuTGPu模体序列的基因有683个,其中197个基因有功能注释,GO分析显示这些基因参与最多的是结合、催化活性和细胞组分,并且多数参与核酸、蛋白质、氨基酸及糖类等物质的代谢催化反应,另外还有部分转录因子。组织表达分析显示共有12个基因在胚乳中特异性表达,其中8个是22-kDa的α-醇溶蛋白基因,另外4个是含有GATGAPyPuTGPu模体序列的基因,其中包括直接受02调控的RIP基因。 2、通过双向电泳和质谱技术共鉴定到W64A及其02突变体间的19个差异蛋白,GO分析发现这些蛋白主要是参与催化和代谢相关酶类,以及参与细胞组成和应激相关。组织表达分析表明6个为种子中特异性高表达的蛋白,分别是与种子储藏相关的蛋白、蛋白二硫键异构酶(protein disulfide isomerase, PDI)和直接受02基因调控的RIP蛋白。通过RT-PCR实验检测,发现有5个基因在野生型与突变体中的转录水平差异较大。 3、对19-kDa的α-醇溶蛋白基因启动子的DNA甲基化分析发现启动子的高甲基化能抑制醇溶蛋白基因的表达,而组织培养能改变基因启动子上的DNA甲基化状态,从而改变基因的表达水平,而且组织培养对不同基因的DNA甲基化的影响不同,既能降低又能升高DNA甲基化水平。在z1B基因中,zlBl的启动子DNA甲基化水平降低而使其表达水平显著上升,而z1B4和z1B6的启动子DNA甲基化水平升高而使其表达水平显著下降。但z1A基因启动子DNA甲基化的变化对基因的表达几乎没有影响,表现出位点特异性。相比启动子而言,基因本体的DNA甲基化对基因表达的影响要小得多。分析发现高表达的z1A2-1和z1B4基因其本体的DNA甲基化都处于中等的水平(25-30%),而低或不表达的基因的本体DNA甲基化都过高或高低。
【关键词】：玉米 醇溶蛋白 Opaque2 双向电泳 DNA甲基化 基因本体
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S513
【目录】：

• 致谢6-10
• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第一章 文献综述14-36
• 1.1 玉米醇溶蛋白14-25
• 1.1.1 玉米醇溶蛋白的分类及基因分布14-15
• 1.1.2 玉米醇溶蛋白的表达15-17
• 1.1.3 玉米醇溶蛋白的表达调控17-25
• 1.2 DNA的甲基化25-31
• 1.2.1 DNA甲基化的建立和维持25
• 1.2.2 DNA甲基化的分类及功能25-29
• 1.2.3 DNA甲基化的检测方法29-31
• 1.3 蛋白质组学研究31-33
• 1.3.1 双向电泳31-32
• 1.3.2 质谱技术32
• 1.3.3 同位素标记相对和绝对定量法(iTRAQ)32
• 1.3.4 植物蛋白质组学的研究32-33
• 1.4 本课题研究的目的、意义及主要内容33-36
• 1.4.1 研究目的和意义33-34
• 1.4.2 本研究的主要内容34-36
• 第二章 玉米Opaque2转录因子结合基因的全基因组分析36-52
• 2.1 前言36-37
• 2.2 材料与方法37-38
• 2.2.1 数据来源37
• 2.2.2 O2蛋白所结合的基因预测流程37-38
• 2.2.3 染色体分布及GO(Gene Ontology)分析38
• 2.2.4 组织表达分析38
• 2.3 结果与分析38-49
• 2.3.1 启动子中含TCCACGTAGA模体序列基因的鉴定与分析38-41
• 2.3.2 启动子中含TCCACGTAGA模体序列基因的GO分析41-42
• 2.3.3 启动子中含TCCACGTAGA模体序列基因的组织表达分析42-44
• 2.3.4 启动子中含GATGAPyPuTGPu模体序列的基因鉴定与分析44
• 2.3.5 启动子中含GATGAPyPuTGPu模体序列基因的GO分析44-47
• 2.3.6 含GATGAPyPuTGPu模体序列的基因组织表达分析47-49
• 2.4 讨论49-51
• 2.5 小结51-52
• 第三章 玉米野生型Opaque2及其突变体的蛋白质组学分析52-72
• 3.1 前言52-53
• 3.2 材料和方法53-57
• 3.2.1 材料53
• 3.2.2 玉米种子总蛋白的提取及测定53-54
• 3.2.3 双向电泳54-56
• 3.2.4 质谱鉴定及数据分析56-57
• 3.2.5 RT-PCR检测57
• 3.3 结果与分析57-67
• 3.3.1 种子总蛋白的双向电泳及质谱鉴定57-63
• 3.3.2 质谱鉴定结果的GO分析63-64
• 3.3.3 差异蛋白点的组织表达分析64-65
• 3.3.4 RT-PCR分析65-67
• 3.4 讨论67-69
• 3.4.1 种子中其他形式的贮藏蛋白67-68
• 3.4.2 O2基因的突变改变了种子中酶活性相关蛋白的表达68-69
• 3.5 小结69-72
• 第四章 玉米19-kDa α-醇溶蛋白基因的DNA甲基化研究72-90
• 4.1 前言72-74
• 4.2 材料和方法74-77
• 4.2.1 材料74
• 4.2.2 方法74-77
• 4.3 结果与分析77-86
• 4.3.1 19-kDa α-醇溶蛋白基因的启动子呈现DNA甲基化多样性77-78
• 4.3.2 组织培养能诱导特异位点的DNA甲基化78-81
• 4.3.3 基因本体的DNA甲基化分析81-84
• 4.3.4 CCG的甲基化84-86
• 4.4 讨论86-88
• 4.4.1 组织培养改变基因的甲基化86-87
• 4.4.2 中等的基因本体甲基化水平更有利于基因的表达87
• 4.4.3 mCCG的甲基化受到抑制87-88
• 4.5 小结88-90
• 第五章 总结与展望90-92
• 5.1 总结90-91
• 5.2 展望91-92
• 参考文献92-108
• 附录108-109

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王阳梦;董银卯;何聪芬;;蛋白质组学核心技术研究进展[J];北京工商大学学报(自然科学版);2006年04期

2 李建国;核糖体失活蛋白的研究进展[J];分子植物育种;2005年04期

3 陈丽;屈卫东;;DNA甲基化及其芯片技术研究进展[J];国外医学(卫生学分册);2007年06期

4 陈秀华;王臻昱;李先平;朱延明;刘丽;陈威;陈勤;;谷胱甘肽S-转移酶的研究进展[J];东北农业大学学报;2013年01期

5 张海燕;赵洪斌;田亚平;马庆伟;;DNA甲基化检测技术与应用前景[J];标记免疫分析与临床;2013年05期

6 闫洪波;李桂琴;;一种简捷高效提取胚乳细胞RNA的方法[J];湖北农业科学;2009年03期

7 ;Influence of DNA methylation on transgene expression[J];Chinese Science Bulletin;2001年15期

8 郑小梅;伍宁丰;;DNA甲基化作用的生物学功能[J];中国农业科技导报;2009年01期

9 张广社;周永明;;骨髓增生异常综合征DNA甲基化研究进展[J];辽宁中医药大学学报;2013年12期

10 李冉;娄永根;;植物中逆境反应相关的WRKY转录因子研究进展[J];生态学报;2011年11期

，

本文编号：754316