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水稻GEBP家族基因的功能初探

作　者: 石蕾
导　师: 罗杰
学　校: 华中农业大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 水稻无表皮毛增强子结合蛋白生物信息学激素基因表达
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

GeBP编码无表皮毛增强子结合蛋白,可以识别无表皮毛基因Glabrousl增强子并与之结合。GeBP是植物特有的一类转录因子家族,可以通过调控GL1基因控制毛状体的生成,并且对叶片的生长发育起决定性作用。本课题的研究内容主要包括以下方面：一是对水稻无表皮毛增强子结合蛋白家族基因进行了生物信息学分析；二是部分激素处理幼苗检测该家族部分基因的表达量变化：三是通过韩国突变体,对该家族成员突变体植株进行表型观察、基因型鉴定及表达量检测；四是通过超表达及RNAi载体的构建及其遗传转化获得转基因植株。主要研究结果如下：1.生物信息学分析,水稻共有15个无表皮毛增强子结合蛋白,分别命名为：OsGeBP1～15。对15个OsGeBP和21个AtGeBP基因进行进化树分析,发现水稻和拟南芥的序列相似性较高。染色体定位发现,该家族的基因分布在1,2,3,6,7,8,9号染色体上。基因结构分析发现,仅OsGeBP10和OsGeBP12含有内含子,家族其它成员均无内含子。基因表达谱分析表明,OsGeBP家族成员基因在表达时期和部位有明显差异,其中部分成员在成熟期种子中表达量明显高于其它时期其它部位。共表达分析表明,OsGeBP与激素应答基因及木质素合成相关基因共表达,推测其表达可能与抗逆相关。OsGeBP基因ATG上游1.5kb的顺式作用元件主要包含ARR1AT、CAATBOX1、CACTFTPPCA1、Dofcorezm、POLLEN1LELAT52,其与CK响应、衰老、花粉和花药发育相关。诱导表达谱显示OsGeBPll在无氧萌发条件下表达量下降3倍。OsGeBP基因家族成员的全生育期表达模式聚类分析表明其在穗子和种子胚乳中普遍高于其它组织。亚细胞定位发现,家族成员定位各不相同,定位分布于叶绿体类囊体膜、核、细胞质中。GO注释分析表明,OsGeBP7和OsGeBP8及其共表达基因主要参与光合作用。2. GA,ABA, BR, KT处理ZH11幼苗7d后取样,ACC处理12h和24h分别取样,qRT-PCR分析结果表明：OsGeBP8的表达量均有不同程度的上升。1μMBR处理条件下表达量上升3.6倍,100nMACC处理12h表达量上升2.1倍。3.正常生长条件下,观察Osgebp3, Osgebp4, Osgebp7, Osgebp8, Osgebp11, Osgebp14突变体的表型。生根管幼苗期：从长势上看,Osgebp3, Osgebp7, Osgebp8整体发芽慢；从根部表型看,Osgebp3有1株根毛少、根细、侧根少；Osgebp8无侧根；Osgebp11根毛少,有1株无侧根,Osgebp14根毛长。移至水培二分蘖期：对纯合突变体单株最长根长进行统计,并取平均值,我们发现Osgebp3, Osgebp7, Osgebp8, Osgebp11纯合突变体根长明显变短,Osgebp4, Osgebp14则变化不明显。移至大田成熟期：Osgebp3矮小、茎秆纤细,Osgebp7矮小,单株之间矮小程度不一致,表达量与株高成正相关；Osgebp8表现为矮小丛状、叶卷曲、叶色暗绿,纯合突变体不育,Osgebp11表现为叶片、杆和叶鞘均变脆。4.对OsGeBP家族基因构建超表达、RNAi载体,并在ZH11受体品种中进行遗传转化,部分载体已获得转基因植株。通过对OsGeBP转录因子的预测及初步探索,建立了有价值的遗传材料,并为深入研究该基因家族的生理功能打下坚实的基础。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
缩略词表  10-12
1 前言  12-18
  1.1 GeBP基因的概述  12
  1.2 GeBP基因的研究进展  12-17
    1.2.1 AtGeBP编码有DNA结合活性的核蛋白,并受AtKNAT1调控  12-13
    1.2.2 AtGeBP和AtGPL蛋白家族编码非典型的亮氨酸拉链并调控CK的响应  13-14
    1.2.3 AtGeBP转录因子调控AtCPR5信号途径  14-17
  1.3 研究的目的和意义  17-18
2 材料与方法  18-25
  2.1 实验材料  18
  2.2 生物信息学分析方法  18-19
    2.2.1 染色体定位和基因结构  18
    2.2.2 进化树和模体分析  18-19
    2.2.3 启动子分析和亚细胞定位预测  19
    2.2.4 表达谱、诱导表达谱和表达模式聚类分析  19
    2.2.5 GO(Gene Ontology)分析  19
  2.3 激素处理ZH11幼苗  19
  2.4 实验所用到的载体、质粒、菌株、和感受态细胞  19-20
  2.5 构建遗传转化载体及转化  20-22
    2.5.1 构建骨架载体  20-21
    2.5.2 构建超表达载体  21
    2.5.3 构建RNAi载体  21-22
  2.6 突变体及转基因植株PCR阳性检测  22-25
    2.6.1 DNA的提取  22
    2.6.2 PCR阳性检测  22
    2.6.3 RNA提取  22-23
    2.6.4 反转录  23-24
    2.6.5 qRT-PCR  24-25
3 结果与分析  25-49
  3.1 无表皮毛增强子结合蛋白基因的生物信息学分析  25-39
    3.1.1 GeBP基因的获得及染色体定位  25-26
    3.1.2 GeBP基因结构分析  26-27
    3.1.3 GeBP基因家族进化树和模体分析  27-29
    3.1.4 GeBP基因家族的启动子分析  29-30
    3.1.5 GeBP基因家族的表达模式、共表达谱和诱导表达谱分析  30-35
    3.1.6 GeBP基因家族的表达模式聚类分析  35-36
    3.1.7 GeBP基因家族的亚细胞定位预测  36-37
    3.1.8 GeBP基因家族的共表达基因GO分析  37-39
  3.2 植物激素处理实验  39-41
  3.3 Osgebp突变体的基因型鉴定及其表型分析  41-46
    3.3.1 Osgebp突变体的基因型鉴定  41-43
    3.3.2 Osgebp突变体的表型分析  43-46
  3.4 GeBP基因超表达与RNAi的载体构建及遗传转化  46-49
    3.4.1 OsGeBP超表达载体的构建  46-47
    3.4.2 OsGeBP RNAi载体的构建  47-48
    3.4.3 OsGeBP超表达和RNAi载体转化阳性苗检测  48-49
4 讨论  49-54
  4.1 OsGeBP和AtGeBP的异同  49-51
  4.2 OsGeBP基因功能的探讨  51-53
  4.3 工作展望  53-54
附录  54-55
参考文献  55-61
致谢  61

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