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水青树属（Tetracentron）花发育基因的研究

作　者: 张吉斯
导　师: 任毅；孔宏智
学　校: 陕西师范大学
专　业: 植物学
关键词: 水青树花发育基因 MADS-box基因亚家族系统位置
分类号: Q943
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

被子植物(又可称为有花植物)作为现存种子植物中的最主要类群之一,与高等植物中不形成真花以及具有颈卵器的其它类群相区别。花是被子植物的重要的繁殖器官,也是被子植物的关键创新性状之一。植物在长期的系统演化过程中,其花的形态也随之不断地演化,不同类群间有较大的变异,尤其基部真双子叶植物花的形态更为多样化。被子植物的形态进化,尤其是花形态的进化与MADS-box基因的进化是息息相关的。大量的系统发育分析表明,在核心真双子叶植物起源之前,几个与花发育相关的MADS-box基因亚家族均发生了基因重复事件。由此,被子植物的不同类群中,控制花发育的基因各不相同,并且都经历了不同的进化历史。水青树属(Tetracenton)属于基部真双子叶植物,作为联系基部被子植物与核心真双子叶植物的纽带,对于更好的理解被子植物花的进化以及花的复杂多样性的分子机制具有重要的意义。本文通过对水青树属花发育基因的相关研究来探讨基因的进化等相关问题,同时以期基于MADS-box基因家族对水青树属的系统位置做出相关讨论。本文提取不同时期水青树(Tetracenton sinense)花芽中的总RNA,纯化获得mRNA,反转录获得cDNA,进行3’RACE扩增。将纯化的PCR产物连接载体,转化大肠杆菌克隆基因。单克隆测序,酶切筛选。将得到的基因序列利用相关软件处理,BLAST检索,确定基因所属的亚家族并对其命名。本次实验在水青树中共获得了9个与花发育相关的MADS-box基因,分别为TesFUL(FUL group),TesAP3-1、TesAP3-2(AP3 group),TesPI1、TesPI2(PI group),TesAG(AG group),TesSEP1(SEP1 group),TesSEP3-1、TesSEP3-2(SEP3 group)。同时选取基部真双子叶植物中其它类群的已有基因序列与本次实验所得序列共同进行相关的系统发育分析,主要结果如下:1、A类基因(FUL-like基因)的系统发育:基部真双子叶植物的FUL-like支系的分化与基因所在类群的进化(APG)基本上互相吻合,不同之处是黄杨科与山龙眼目各形成一支,并且互为并系,再与昆栏树科构成并系关系。水青树的TesFUL与昆栏树(Trochodendronaralioides)的TraFUL2是并系同源基因,TraFUL1与这两个基因的共同祖先基因为并系同源基因。据此可以推断在昆栏树中的两个FUL-like基因(TraFUL1和TraFUL2)则是由于其分化前发生的一次基因重复事件形成的并系同源基因。2、B类基因(AP3基因和PI基因)的系统发育:水青树中的两个AP3基因(TesAP3-1、TesAP3-2)在该系统树中为并系同源基因,可推测出该类基因在水青树中发生过一次基因重复事件;水青树中的两个PI基因(TesPI1、TesPI2)在该系统树中分别与昆栏树的两个基因(TraPI1、TraPI2)聚为并系同源基因的关系,可推测出该类基因在昆栏树与水青树的共同祖先中已经发生过一次基因重复事件。3、c类基因(AG基因)系统发育:水青树的TesAG与昆栏树的TraAG1聚为并系同源基因,它们的共同祖先基因又与TraAG2聚为一支。据此可以推断在昆栏树中的两个AG基因(TraAG1和TraAG2)则是由于其分化前发生的一次基因重复事件形成的并系同源基因。通过对水青树属与花发育相关的A、B和C类基因的系统发育分析的研究,可以看出水青树属与昆栏树属具有很近的亲缘关系,MADS-box基因亚家族的基因重复事件或发生在两者的共同祖先内(PI类基因,FUL-like类基因和AG类基因待定),或发生在水青树属内(AP3基因)。同时从这些基因所编码的蛋白质结构和序列特点上来看,两个属也极其相似。据此,我们认为基于水青树属花发育的MADS-box基因亚家族,应将水青树属作为一个属置于昆栏树科中。但是,还需要进一步对水青树属MADS-box基因的功能进行相关研究,与昆栏树属进行比较。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 被子植物简介  9-11
    1.1.1 被子植物的分类系统  9-10
    1.1.2 被子植物的主要特征——具有真正的花  10-11
  1.2 花的多样性及花发育模型  11-14
    1.2.1 花的多样性  11
    1.2.2 花发育模型  11-14
  1.3 MADS-box基因家族的研究概况  14-19
    1.3.1 MADS-box基因家族的命名  14-15
    1.3.2 MADS-box基因家族的主体进化史  15
    1.3.3 MIKC型MADS-box基因简介  15-19
第2章水青树属植物简介  19-22
  2.1 水青树属植物介绍  19-20
  2.2 水青树属研究概况  20-21
  2.3 研究水青树属花发育基因的目的和意义  21-22
第3章材料与方法  22-34
  3.1 材料  22
    3.1.1 实验材料  22
    3.1.2 实验中所用的试剂盒及药品  22
  3.2 方法  22-34
    3.2.1 总RNA的提取  22-24
    3.2.2 mRNA的纯化  24
    3.2.3 cDNA第一链(sscDNA)的合成  24-25
    3.2.4 3'端cDNA片段的获得  25-27
    3.2.5 PCR产物的回收  27-28
    3.2.6 PCR回收产物的连接  28
    3.2.7 转化大肠杆菌感受态细胞  28-30
    3.2.8 单克隆的鉴定及阳性克隆的筛选  30-31
    3.2.9 酶切反应筛选克隆  31-32
    3.2.10 测序及序列分析  32-34
第4章结果与讨论  34-55
  4.1 水青树属A、B、C和E类MADS-box基因的克隆、序列的初步分析、基因分类及命名  34-36
  4.2 水青树A、B、C类MADS-box基因亚家族的系统发育分析  36-55
    4.2.1 水青树A类MADS-box基因亚家族的系统发育分析  36-40
    4.2.2 水青树B类MADS-box基因亚家族的系统发育  40-45
    4.2.3 水青树C类MADS-box基因亚家族的系统发育  45-49
    4.2.4 关于水青树的A、B、C类MADS-box基因亚家族的讨论  49-53
    4.2.5 水青树E类MADS-box基因亚家族的基因分析  53-55
结论  55-56
参考文献  56-64
致谢  64-65
攻读学位期间的研究成果  65

水青树属（Tetracentron）花发育基因的研究

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