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陆地棉Aux/IAA家族九个基因的克隆和表达分析

作　者: 韩晓勇
导　师: 郭旺珍
学　校: 南京农业大学
专　业: 遗传学
关键词: 棉花 Aux/IAA 生长素 基因克隆 表达分析
分类号: S562
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


生长素作为一种植物激素参与了植物生长发育的许多过程,包括影响植株顶端优势、侧根的形成、介导重力和光的向性反应、促使某些植物开花等。生长素能在如此大范围对植物发育进程中起作用,主要是因为它可以作为信号因子激活下游一系列信号途径。因此研究以生长素为中心的信号转导过程显得非常重要。Aux/IAA蛋白作为生长素响应过程中的抑制因子已经在拟南芥(Arabidopsis)中和水稻(Oryza Satrva L.)等模式作物中有了较为详尽的研究,而在棉花中研究很少。1、本文利用同源克隆的方法,并结合Tail和RACE技术克隆到棉花Aux/IAA家族的九个基因,它们都具有典型的Aux/IAA超家族全部或部分保守域,其氨基酸水平序列一致性为14-67%,命名为GhAuxl～GhAux9;利用signalP程序对这九个基因N端信号肤预测表明：除去GhAux8外,其余八个基因都没有典型的信号肽；NetPhos2.0预测显示磷酸化是Aux/IAA蛋白翻译后修饰的主要方式之一。2、采用实时荧光定量PCR对九个GhAuxs基因在陆地棉遗传标准系TM-1中的表达特征进行了分析。总体来说,除去GhAux9外,其余八个基因在陆地棉TM-1不同组织和器官均有不同程度的表达,多数基因在棉花幼苗的根、茎、叶表达量较高。GhAuxl. GhAux2和GhAux3主要在棉花幼苗的营养器官中表达,可能参与植株的营养生长；GhAux4、GhAux5、GhAux6、GhAux7在开花当天(ODPA)的胚珠中表达量较其他组织和器官高,主要参与棉纤维的起始；GhAux8的表达量在开花后两天的胚珠和纤维较高,随后逐渐降低,到23DPA的纤维表达量又提高,可能对早期纤维的伸长和次生壁加厚有关；GhAux9的表达量从开花当天的胚珠逐渐提高,到10DPA时最高,随后开始下降,23DPA的纤维中表达量又提高,在棉花的根、茎、叶中不表达,它可能是一个棉纤维特异表达的基因。3、利用实时荧光定量PCR对参与棉纤维起始的四个基因GhAux4、GhAux5、GhAux6和GhAux7在TM-1、无绒有絮、无绒无絮突变体材料中的表达特征进行了分析。这些突变体包括隐性光子n2、显性光子N1、新乡小吉无绒有絮突变体(XinFLM)、Xuzhou-142无绒无絮、新乡小吉无绒无絮(XinWX)、MD17和SL1-7-1。结果表明：除去GhAux6外,GhAux4、GhAux5和GhAux7在无绒有絮和无绒无絮突变体0DPA和1DPA胚珠中的表达量都显著比TM-1高,因此,与纤维发育正常的TM-1相比,在纤维发育起始期,GhAux4、GhA ux5和GhAux7的表达产物在纤维发育突变体中富集,可能与纤维发育突变体纤维起始期生长素水平低相关。4、用0.5uM生长素处理棉花幼苗叶片后,利用半定量RT-PCR研究了九个GhAuxs基因生长素诱导前后的表达情况。九个基因在生长素诱导后表达量都发生了明显的变化。其中,GhAux1和GhAux2在生长素诱导后几分钟后转录水平就增加；GhAux4、GhAux8、GhAux9在生长素诱导前表达量低或不表达,生长素诱导2h后都出现明显的转录；GhAux5和GhAux9在生长素诱导2h后表达量最高,GhAux3、GhAux4、GhAux6和GhAux7在生长素诱导12h后表达量最高,GhAux1的表达量在生长素诱导2h和12h后各出现一次峰值。5、利用本实验室陆地棉遗传标准系TM-1和海岛棉海7124培育的140个BC1作图群体,将GhAux1和GhAux5分别定位在A8和D8染色体上。

全文目录


摘要  6-8ABSTRACT  8-10本文所用缩略词  10-11第一部分 文献综述  11-21  1 生长素信号的感知  11-14    1.1 ABP1  11-12    1.2 TIR1  12-14  2 生长素信号转导  14-17    2.1 Aux/IAA  14-15    2.2 ARF  15-16    2.3 SCF~(TIR1)  16-17  3 泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system,UPS)  17-18  4 生长素信号转导中存在的问题  18-19  5 植物中Aux/IAA蛋白的功能研究进展  19-20  本研究的目的和意义  20-21第二部分 研究报告  21-65  1 材料  21-24    1.1 植物材料  21-22    1.2 菌株和质粒  22    1.3 酶、试剂及培养基  22-23    1.4 引物  23-24  2 方法  24-31    2.1 总RNA的提取  24-25    2.2 RNA的消化  25    2.3 mRNA逆转录反应  25-26    2.4 基因片段的获得  26-28    2.5 RT-PCR  28    2.6 扩增产物的回收、克隆及测序  28-30    2.7 序列的生物信息学分析  30    2.8 IAA处理棉花幼苗  30-31    2.9 基因定位  31  3 结果与分析  31-62    3.1 陆地棉GhAuxs的电子克隆  31-32    3.2 陆地棉GhAuxs的PCR克隆及验证  32-33    3.3 主要参与棉花营养生长的三个GhAuxs的序列和表达特征  33-40    3.4 主要参与棉纤维起始的四个GhAuxs的序列和表达特征  40-50    3.5 主要在棉纤维伸长期起作用的两个GhAuxs的序列和表达特征  50-55    3.6 陆地棉九个GhAuxs基因及GhIAAl6的序列同源性分析  55-60    3.7 陆地棉九个GhAuxs基因在IAA诱导前后的表达特征  60    3.8 GhAuxl和GhAux5基因的染色体定位  60-62  4 讨论  62-65    4.1 电子克隆的优缺点  62    4.2 Aux/IAA家族基因在功能上既相对分化又相互补充  62-63    4.3 GhAux4、GhAux5、GhAux7可能在纤维起始期参与纤维细胞分化  63-65全文结论  65-67参考文献  67-73致谢  73

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 经济作物 > 纤维作物 > 棉
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