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水稻LOB7基因的功能研究及4个物种CCT家族基因序列进化分析

作　者: 陈华夏
导　师: 邢永忠
学　校: 华中农业大学
专　业: 遗传学
关键词: 叶片发育生长素油菜素内脂 CCT家族基因开花功能分化
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

水稻是当今世界过半人口的主要粮食作物。在人口日益增长粮食形势日渐严峻的今天,研究水稻生长发育的机制服务于高产育种具有重要意义。叶片是水稻光合作用的主要器官也是决定产量的关键因子。LBD基因是一类植物特异的转录因子,主要作用于分生组织边界的建立。在拟南芥中LBD主要影响叶片近-远轴极性的建立。水稻LBD基因影响根系、小穗等侧生器官的发育。LOB7是水稻LBD家族的一个成员,位于第三染色体,超量表达LOB7后植株矮化,叶片严重卷曲,同时伴有叶片夹角变小叶片浓绿的表型。进一步的研究发现,LOB7超量表达植株的分蘖数目及冠根数目较野生型明显增多。而抑制LOB7后分蘖数与冠根数目较野生型少。以油菜素内酯浸泡叶片与叶鞘连接处,野生型角度明显变大而转基因植株没有变化,LOB7可能参与了油菜素内酯调控途径。以LOB7超量表达材料检测生长素运输类基因的表达,发现了多个PIN基因表达量发生显著变化,说明LOB7可能作用了生长素的运输,这与LOB7超表达植株叶序发生改变的表型相吻合。由此推测LOB7可能参与了生长素和油菜素内酯的交叉调节,从而影响水稻的发育。CCT结构域是CONSTANS, CO-like及TOC1等基因位于3’端的一段包含43-45个氨基酸的保守结构。已有的研究表明：CCT结构域与植物光信号的传导有关,含有CCT结构域的基因在植物的开花时间控制上发挥着核心的调控作用,但是其家族成员的演变关系尚未得到很好的研究。本研究通过分析4个完成测序和注释的植物基因组,系统地分离鉴定了97个水稻、玉米、高粱和拟南芥的CCT家族基因,并对相应蛋白质的结构和基因之间的系统演化关系进行了分析。结果表明：不同基因组中CCT家族基因通过染色体复制扩展了基因家族成员；根据其CCT结构域可分为4组,其中有一个亚组集中了绝大部分的禾本科CCT基因,该亚组基因可能特异参与了禾本科作物开花时间的调控；基因家族成员的扩展,蛋白质结构的改变以及基因表达模式的变异共同导致了CCT基因家族成员在物种间和物种内的功能分化。

全文目录

中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
缩略词表  9-10
第一章水稻分生组织发育相关基因LOB7的克隆与功能研究  10-38
  1 文献综述  10-16
    1.1 植物顶端分生组织发育研究进展  10
    1.2 植物叶片的早期发生  10-11
    1.3 LBD家族基因研究进展  11-16
      1.3.1 拟南芥中LBD基因研究进展  11-12
      1.3.2 水稻中LBD基因研究进展  12-13
      1.3.3 LBD基因与其他基因的关系  13-15
      1.3.4 LBD基因的功能与表达模式  15-16
    1.4 本研究的目的和意义  16
  2 材料与方法  16-26
    2.1 材料  16-17
      2.1.1 水稻材料  16
      2.1.2 菌株材料  16-17
      2.1.3 转化载体  17
    2.2 LOB7基因转化载体的构建  17-20
      2.2.1 异位表达载体的构建  17-18
      2.2.2 基于人工RNA(AmiRNA)抑制表达载体的构建  18-19
      2.2.3 Flag标签融合载体的构建  19-20
    2.3 转基因材料的获得与检测  20-22
      2.3.1 农杆菌介导的遗传转化方法  20
      2.3.2 植株DNA抽提  20
      2.3.3 RNA抽提及cDNA反转录,RT-PCR、定量PCR方法  20-22
    2.4 基因的表达模式检测  22-23
      2.4.1 启动子融合GUS表达载体的构建  22
      2.4.2 检测LOB7基因表达模式  22-23
    2.5 LOB7蛋白的亚细胞定位  23-24
    2.6 LOB7转基因材料出叶速率统计  24
    2.7 LOB7转基因材料根部表型考察  24-25
    2.8 酵母双杂交实验  25-26
  3 结果与分析  26-36
    3.1 LOB7各功能转基因材料的获得与检测  26-28
    3.2 转基因植株表型  28-31
      3.2.1 LOB7超量表达转基因植株出叶速率加快  28-29
      3.2.2 LOB7超量表达转基因植株诱导大量的冠根  29-30
      3.2.3 LOB7超量表达转基因植株分蘖显著增加  30-31
    3.3 LOB7基因功能研究  31-36
      3.3.1 LOB7的亚细胞定位  31
      3.3.2 LOB7基因的表达模式  31-33
      3.3.3 LOB7与生长素的关系  33-35
      3.3.4 LOB7与油菜素内酯(BR)的关系  35-36
  4 讨论  36-38
    4.1 LOB7基因影响了水稻叶片及茎秆的发育  36
    4.2 LOB7基因参与了生长素和油菜素内酯途径影响了水稻发育  36-37
    4.3 LOB7在育种中的运用  37-38
第二章水稻、玉米、高粱、拟南芥4物种CCT家族基因分析  38-53
  5 文献综述  38-42
    5.1 CCT结构域概述  38
    5.2 CCT家族基因研究进展  38-40
    5.3 拟南芥开花研究进展  40-41
    5.4 水稻开花研究进展  41-42
  6 本研究的目的和意义  42
  7 材料和方法  42-44
    7.1 CCT基因的分离及相应蛋白质的结构域分析  42-43
    7.2 CCT基因结构与蛋白质性质分析  43
    7.3 基因的染色体定位及复制事件  43
    7.4 CCT基因家族系统进化分析  43-44
  8 结果与分析  44-51
    8.1 CCT家族基因的数量  44-46
    8.2 CCT家族基因在染色体上的分布及复制事件  46-48
    8.3 CCT基因和蛋白质结构  48-49
    8.4 CCT基因系统进化树的构建  49-51
  9 讨论  51-53
参考文献  53-58
致谢  58

水稻LOB7基因的功能研究及4个物种CCT家族基因序列进化分析

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