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小麦基因电子表达分析平台的构建及相对于水稻的小麦特异基因的鉴定
作 者: 陶晔
导 师: 马正强
学 校: 南京农业大学
专 业: 作物遗传育种
关键词: 表达序列标签 电子表达 生物信息学 小麦特异基因
分类号: S512.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
在dbEST数据库中,普通小麦ESTs数量已超过了一百万条。这些ESTs来自于各种类型的cDNA文库,代表在不同组织、处理及生理状态下表达的小麦基因。从这些数据中可以发掘出关于小麦基因数目、表达特征及基因进化等许多重要信息。本研究立足于小麦ESTs数据挖掘,主要开展了两个方面的研究,一是小麦基因电子表达分析平台的建立,二是相对于水稻的小麦特异基因的鉴定。一、在小麦基因电子表达分析平台构建中,我们按cDNA文库的组织与处理类型对普通小麦ESTs数据进行分类,构成后台数据库。平台通过分析基因对应ESTs所在文库的信息,利用卡方测验及贝叶斯方法对基因在不同类型cDNA文库中ESTs出现频率进行差异显著性测验,从而了解此基因的表达模式。通过对已知表达模式的基因进行测试,发现本平台可以用于普通小麦基因的电子表达研究。二、普通小麦和水稻同属于禾本科作物,但是两者形态特征及生长条件存在显著的差异,这与其基因之间的差异直接相关。本研究通过将普通小麦ESTs与水稻基因进行比对,发现了3,809个相对于水稻的小麦候选特异基因,其中与小麦蛋白质定向、贮存以及防卫反应相关的特异基因数量最多。在功能未知的特异基因中,三类结构域,即锌指结构域、类细胞周期素结构域以及NB-ARC结构域出现的频率最高,说明这些特异基因可能主要与小麦生长发育以及适应能力有关。对随机挑选的81个候选特异基因进行了分析,在获得正确序列的54个基因中,有49个在标准Southern杂交条件下不能与水稻DNA杂交。在半定量RT-PCR中,其中36个基因在正常生长的小麦组织中表达,17个基因呈现出根据ESTs来源及频率预期的组织表达特异性。使用相同的筛选方法发掘高粱ESTs中的相对于水稻的高粱特异基因,然后与高粱基因组注释信息比较,发现在没有物种基因组序列的情况下,采用生物信息学方法能比较有效地筛选出物种特异的基因。
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全文目录
摘要 5-7ABSTRACT 7-9个人简介 9-10致谢 10-18表目录 18-20图目录 20-22缩略词表 22-23第一章 文献综述 23-51 第一节 生物信息学的在线分析平台 23-37 一、在线分析平台资源 24-29 (一) 核酸分析平台 24-26 1、核酸序列的提交与调取 24 2、核酸结构的预测 24-25 3、基因功能注释 25-26 4、比较基因组学分析 26 (二) 蛋白质分析平台 26-28 1、蛋白质特征预测 27 2、蛋白质空间结构预测 27 3、蛋白质谱数据的检索 27-28 (三) 表达分析平台 28 (四) 文献搜索平台 28-29 (五) 其它分析平台 29 二、在线分析平台的发展趋势 29-37 第二节 禾谷类作物基因组序列的保守性 37-51 一、禾谷类作物的基因组 37-41 (一) 禾谷类作物基因组的特征 37-38 (二) 禾谷类作物的基因组测序 38 (三) 禾谷类作物基因组的起源 38-41 二、禾谷类作物基因组的保守性与变异 41-44 (一) 基因的含量和分布 41-42 (二) 同源基因的保守性 42-43 (三) 物种特异基因的产生和鉴定 43-44 三、禾谷类作物基因组的共线性 44-48 (一) 宏观共线性 44-46 (二) 微观共线性 46-47 1、基因组间的微观共线性 46-47 2、基因组内微观共线性 47 (三) 共线性在基因克隆中的应用 47-48 四、禾谷类作物基因组保守性研究的生物信息学资源 48-49 (一) 数据存储与查询 48 (二) 基因组比较 48-49 (三) 非编码蛋白质序列的鉴定 49 五、结语 49-51第二章 小麦基因电子表达分析平台的构建 51-67 引言 51-53 材料和方法 53-57 一、 材料 53 (一) 序列来源 53 (二) 软硬件资源 53 二、方法 53-57 (一) 序列相关信息的提取 53 (二) 序列的去冗余 53-55 (三) ESTs数据质量的控制 55 (四) 电子表达分析的统计检验 55-57 结果 57-62 一、小麦基因电子表达分析平台的构成 57 二、后台数据库的构建 57-59 三、在线平台的输入和输出 59-62 应用与讨论 62-67 一、组织特异性表达基因的分析 62-63 二、胁迫诱导表达基因的分析 63-67第三章 相对于水稻的普通小麦特异基因的鉴定 67-89 引言 67-69 材料和方法 69-73 一、材料 69-70 (一) 植物材料 69 (二) 序列来源 69 (三) 序列分析工具 69-70 二、方法 70-73 (一) 目的序列的提取与预处理 70 (二) 相对于水稻的小麦特异ESTs的筛选 70 (三) 序列污染去除 70 (四) ESTs的拼接与归组 70 (五) 小麦基因的功能预测 70-71 (六) 引物设计 71 (七) DNA的提取及PCR 71 (八) PCR产物克隆和测序 71-72 (九) Southern杂交 72 (十) 总RNA的提取、反转录 72-73 结果与分析 73-86 一、相对于水稻的小麦特异基因筛选和拼接 73-75 (一) 小麦特异ESTs的筛选 73 (二)ESTs的拼接 73-75 二、数据模拟 75-77 三、小麦特异基因的功能预测 77-80 (一) 抗病、防卫相关的小麦特异基因 78-79 (二) 贮藏蛋白相关的特异基因 79 (三) 功能未知基因 79-80 四、小麦候选特异基因的实验验证 80-86 (一) 待验证基因的挑选 80-81 (二) 待验证基因的克隆 81-83 (三) 待验证基因的Southern杂交 83-85 (四) 特异基因的表达 85-86 讨论 86-89参考文献 89-109全文总结 109-111全文创新点 111-113发表论文 113-115附表 115-118
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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 麦 > 小麦
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