小麦IQD家族基因的克隆及功能研究

发布时间：2017-07-26 12:04

  本文关键词：小麦IQD家族基因的克隆及功能研究

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【摘要】：小麦(Triticum aestivum L.,6n=42,AABBDD)是全球主要的粮食作物之一,为中国第三大粮食作物。本研究采用的中国春小麦(Chinese spring,CS)不仅是小麦基因的功能研究中广泛应用的小麦品种,也是用于小麦全基因组测序的小麦品种。IQD基因家族是植物特有的多基因家族之一。IQD家族蛋白的标志性特征是具有由67个氨基酸组成的IQ67结构域,该结构域包含重复排列的钙调素招募基序,很可能介导IQD蛋白与CaM之间的互作。对不同植物中的IQD家族基因的鉴定和功能研究,有助于揭示IQD家族蛋白参与的分子途径,为阐明IQD蛋白参与钙离子/钙调素信号转导通路的机制提供知识基础。为了对小麦IQD基因进行鉴定、克隆和功能研究,本论文以中国春小麦为研究材料开展了三方面的工作。首先,利用生物信息学分析筛选和鉴定了小麦IQD家族的9个候选cDNA序列。对候选cDNA序列编码蛋白进行序列比对,对候选小麦IQD蛋白中是否含有IQD家族特有的IQ67结构域进行验证。通过小麦IQD蛋白(TaIQD)与拟南芥IQD蛋白的多重序列比对和进化分析对这些TaIQD蛋白进行了命名。其次,通过同源克隆的方法从中国春小麦获得了这8个TaIQD的全长CDS序列。构建了荧光蛋白与TaIQD蛋白融合蛋白的表达载体,并通过原生质体暂态表达体系对荧光蛋白标记的TaIQD蛋白的亚细胞定位进行了分析,发现部分TaIQD蛋白在细胞中广泛分布于细胞质和细胞膜,部分TaIQD蛋白定位于细胞中的丝状结构,这些丝状结构很可能代表细胞骨架。第三,构建了组成型35S启动子驱动的过量表达载体,在拟南芥中过量表达了小麦TaIQDl8-2和TaIQD2-2基因,获得了稳定表达TaIQD18-2和TaIQD2-2的转基因系。通过对过表达系植株的表型观察,发现过表达TaIQD18-2能明显影响拟南芥叶片形态的发育,过表达TaIQD2-2影响拟南芥角果在主茎上的排布方式。综上所述,上述结果不仅首次鉴定了TaIQD家族基因,并且通过生物信息学分析,蛋白亚细胞定位研究以及构建拟南芥中TaIQD基因的过表达系为后续深入研究TaIQD参与植物发育调控的作用机理提供了基础。
【关键词】：小麦 IQD基因 同源克隆 亚细胞定位 过表达
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q943.2;S512.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文献综述10-18
• 1.1 IQD家族蛋白的研究进展10-15
• 1.1.1 Ca~(2+)信号转导和植物Ca~(2+)感受蛋白10-11
• 1.1.2 钙调素结合蛋白(CaM-Binding Proteins,CaMBPs)11-12
• 1.1.3 IQD蛋白的理化性质和结构特征12-13
• 1.1.4 IQD基因家族起源和进化关系分析13-14
• 1.1.5 IQD基因功能研究14-15
• 1.2 小麦基因功能研究进展15-16
• 1.2.1 小麦基因组测序进展15-16
• 1.2.2 同源比对在小麦基因功能研究中的意义16
• 1.3 本研究的目的和意义16
• 1.4 主要研究内容16-18
• 第二章 小麦IQD家族基因的筛选和克隆18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 材料与方法18-21
• 2.2.1 小麦IQD家族基因的鉴定18
• 2.2.2 候选TaIQD家族蛋白进化分析18
• 2.2.3 候选TaIQD蛋白保守IQ67结构域的鉴定18
• 2.2.4 候选TaIQD家族蛋白理化性质的分析18
• 2.2.5 小麦IQD家族基因的克隆18-21
• 2.3 结果与分析21-27
• 2.3.1 小麦TaIQD候选基因的鉴定和进化分析21
• 2.3.2 小麦候选IQD蛋白保守结构域IQ67的鉴定21-23
• 2.3.3 TaIQD蛋白理化性质分析23-24
• 2.3.4 TaIQD基因克隆24-27
• 2.4 讨论27-28
• 第三章 小麦IQD家族蛋白的亚细胞定位研究28-34
• 3.1 引言28
• 3.2 材料方法28-30
• 3.2.1 材料及试剂28
• 3.2.2 TaIQD基因融合荧光蛋白载体的构建28-29
• 3.2.3 原生质体制备29
• 3.2.4 荧光信号观察29-30
• 3.3 结果分析30-33
• 3.3.1 融合表达载体构建30-31
• 3.3.2 荧光蛋白标记的TaIQD蛋白的亚细胞定位31
• 3.3.3 TaIQD3-GFP定位于微管细胞骨架31-33
• 3.4 讨论33-34
• 第四章 小麦IQD家族基因在拟南芥的过表达研究34-40
• 4.1 引言34
• 4.2 材料方法34-35
• 4.2.1 材料与试剂仪器34
• 4.2.2 小麦IQD家族基因过表达载体构建34
• 4.2.3 农杆菌介导的拟南芥的转化及转基因植物的鉴定和获得34-35
• 4.2.4 过表达植株的筛选35
• 4.2.5 过表达植物表型分析35
• 4.2.6 转基因植物的分子鉴定35
• 4.3 结果与分析35-39
• 4.3.1 TaIQD18-2和TaIQD2-2过表达载体构建与植物转化35-36
• 4.3.2 拟南芥中过表达TaIQD18-2植物表型分析36-38
• 4.3.3 拟南芥中过表达TaIQD2-2植物表型分析38-39
• 4.4 讨论39-40
• 第五章 结论40-41
• 附录41-49
• 参考文献49-54
• 致谢54-55
• 作者简介55

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：576273