学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

水稻根系发育调控基因OsGatB的克隆与功能初步分析

作　者: 张欢欢
导　师: 吴平
学　校: 浙江大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 水稻根系发育氮响应 tRNA依赖性转氨基酶 OsGatB
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 38次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

水稻根系发育具有很强的可塑性,外界环境的变化能够影响水稻根系的发育。本研究通过筛选EMS诱变的水稻突变体库,获得一个在缺氮(-N)营养液中根伸长受抑制的突变体Osgatb。该突变体在正常营养液中早期主根发育迟缓,10天苗龄主根长是野生型的60%左右。在缺氮营养液中,Osgatb根长受到抑制,为野生型根长的40%左右,野生型的根长为正常营养液中野生型根长的125%左右,说明N饥饿抑制该突变体根伸长。突变体后期生长发育受到影响,植株矮小,分蘖数和每穗种子数减少。利用图位克隆的方法,克隆到该突变基因为OsGatB,该基因位于第11号染色体(LOC_Os11g34210),是tRNA依赖性转氨基酶GatCAB复合体的一个组成亚基,该复合体在线粒体中催化Glu-tRNAGln转变为Gln-tRNAGln,在线粒体蛋白翻译中起重要作用。测序结果表明突变体的OsGatB基因在第四个外显子发生突变,致使GatB_N结构域上第342位氨基酸由脯氨酸变成亮氨酸。转基因回复实验证明了OsGatB的单碱基突变是造成突变体短根表型的原因。qRT-PCR分析结果显示,该基因的点突变并没有显著改变其转录水平的表达。缺氮条件下,OsGatB的表达量下调但并不明显,说明该基因的突变虽然改变了突变体的N响应,但并不是通过自身表达量的改变实现的。生物信息学分析显示,OsGatB在水稻中是单拷贝,有八个外显子和七个内含子。该蛋白有两个重要结构域Gat_N和Gat_Yqey,两个结构域对GatCAB酶的GatB亚基活性都很重要。进化树分析发现GatB非常保守,从古菌,到低等植物藻类、酵母再到高等植物水稻、拟南芥、蓖麻都有一定的同源关系,氨基酸序列比对显示,在GatB的两个结构域氨基酸序列有很强的保守性,OsGatB突变体的突变位点是很保守的一个氨基酸位点。之前对GatCAB的报道都集中在结晶蛋白的生化研究和亚细胞定位分析,本研究首次发现了GatCAB和植物根系发育的关系,这对该蛋白的生理生化功能提供了新的知识。

全文目录

致谢  10-11
摘要  11-12
Abstract  12-14
缩略语表  14-15
第一章文献综述  15-25
  1 水稻根系发育及矿物质营养的影响  15-19
    1.1 水稻根系发育与矿物质营养的关系  15-16
    1.2 氮元素对根系发育的影响  16-19
  2 tRNA依赖性氨基转移酶AdT  19-24
    2.1 两步法合成Glu/Asn-tRNA  19-21
    2.2 AdT转氨基作用过程  21-22
    2.3 GatCAB各亚基特点及功能  22-24
  3 研究的目的和意义  24-25
第二章突变体的筛选及表型分析  25-29
  1 突变体筛选  25
    1.1 材料  25
    1.2 方法  25
      1.2.1 突变体筛选  25
      1.2.2 水稻营养液配方  25
      1.2.3 水稻生长条件  25
    1.3 结果分析  25
  2 突变体表型分析  25-28
    2.1 材料  25-26
    2.2 方法  26
      2.2.1 表型观察及参数测定  26
      2.2.2 N相关处理参数测定  26
    2.3 结果与分析  26-28
      2.3.1 突变体的表型  26-27
      2.3.2 氮处理实验结果  27-28
  3 本章小结  28-29
第三章突变体S8613的基因克隆  29-42
  1 F_2群体的构建及遗传分析  29-30
    1.1 材料  29
    1.2 方法  29
      1.2.1 F_2群体的构建  29
      1.2.2 突变体的遗传分析  29
    1.3 结果与分析  29-30
  2 突变体S8613的基因克隆  30-34
    2.1 材料  30
    2.2 方法  30-33
      2.2.1 F_2群体样品DNA的提取  30
      2.2.2 水稻基因组DNA的微量提取法(TPS法)  30-31
      2.2.3 多态标记的选择  31
      2.2.4 图位克隆PCR反应体系  31
      2.2.5 聚丙烯酰胺凝胶电泳  31-32
      2.2.6 候选基因的确定  32
      2.2.7 dCAPs验证点突变  32-33
    2.3 结果与分析  33-34
      2.3.1 突变基因的图位克隆  33
      2.3.2 候选基因的确定  33-34
  3 突变体回复验证  34-40
    3.1 材料  34
    3.2 方法  34-39
      3.2.1 突变基因RT-PCR分析  34-35
        3.2.1.1 SSBM野生型cDNA的制备  34-35
        3.2.1.2 RT-PCR分析  35
      3.2.2 超表达载体的构建  35-37
      3.2.3 水稻转基因方法  37-38
        3.2.3.1 水稻成熟胚诱导愈伤  37
        3.2.3.2 农杆菌的培养  37
        3.2.3.3 共培养及抗性愈伤的筛选  37-38
        3.2.3.4 抗性愈伤的分化及成苗  38
        3.2.3.5 炼苗、移栽  38
      3.2.4 RealTime-PCR分析  38-39
    3.3 结果与分析  39-40
      3.3.1 突变基因RT-PCR分析  39
      3.3.2 突变基因回复验证  39-40
  4 OsGatB的组织表达分析  40-41
    4.1 材料  40
    4.2 方法  40
      4.2.1 OsGatB的组织表达模式  40
      4.2.2 OsGatB缺氮表达分析  40
    4.3 结果与分析  40-41
  5 本章小结  41-42
第四章 OsGatB生物信息学分析  42-48
  1 材料  42
  2 方法  42-43
    2.1 基因的结构分析  42
    2.2 基因的拷贝数确定  42
    2.3 OsGatB蛋白结构域分析  42
    2.4 OsGatB蛋白的信号肽预测和亚细胞定位  42
    2.5 蛋白质二级结构变化预测  42
    2.6 基因家族的进化分析  42-43
    2.7 氨基酸的联配比较  43
  3 结果与分析  43-47
    3.1 OsGatB的基因结构  43
    3.2 基因的拷贝数确定  43-44
    3.3 OsGatB蛋白结构域分析  44
    3.4 OsGatB蛋白的信号肽预测和亚细胞定位  44-45
    3.5 蛋白质二级结构变化预测  45
    3.6 基因家族的进化分析  45-46
    3.7 氨基酸的联配比较  46-47
  4 本章小结  47-48
第五章结论与展望  48-50
  1 结论  48-49
  2 展望  49-50
附:氨基酸比对全序列  50-51
参考文献  51-56

水稻根系发育调控基因OsGatB的克隆与功能初步分析

内容摘要

全文目录

相似论文