糜子ASR家族基因克隆与表达分析

论文摘要

干旱缺水已经成为世界农业生产面临的严重问题,由于降水量不足和降水模式发生改变,造成的干旱与盐害成为限制作物品质和产量的主要非生物胁迫因素。糜子是我国古老的禾本科粮食作物,具有生育期短,耐旱、耐瘠薄、干旱后复水能力强等特性,是研究作物抗逆性改良的优质材料。ABA-acid-stress-ripening（ASR）基因是一种存在于作物体内的亲水性特异性基因,在作物非生物胁迫中发挥不可或缺的作用。尽管已经在多种作物物种中证明ASR基因能响应多种非生物胁迫并且赋予植株抗逆性,但对糜子ASR基因家族的研究还未见报道。本研究通过筛选糜子基因组数据库,确定了6个糜子ASR家族成员,并通过分析其基因结构、蛋白质比对、系统发育关系和不同组织表达分析,可以发现PmASR蛋白C端含有高度保守的基序,系统进化分析可将糜子ASR基因分成三组:（1）PmASR1、PmASR2、PmASR5（2）PmASR3（3）PmASR4、PmASR6。亚细胞定位结果分析发现除PmASR5定位在细胞质中其余基因均在细胞核内。通过组织表达分析发现PmASR1、2、3、6基因表达量情况为根>茎>叶,PmASR4、5基因表达情况为叶>茎>根。选择各糜子组织中表达量最高的ASR家族成员进行克隆与生物信息学分析（根:PmASR1、茎:PmASR3、叶:PmASR4）,并通过荧光定量分析PmASR1、3、4基因在各种组织中和在不同非生物胁迫下的转录谱,该三个基因不含有信号肽与跨膜结构,蛋白结构主要由α-螺旋（helix）和不规则卷曲（coil）构成。结果显示PmASR1和PmASR4基因主要在根中被诱导上调,PmASR3基因主要在叶中被诱导上调,并且每个基因至少在一种胁迫或多种胁迫下表达差异显著并且均在ABA激素胁迫下高度上调,因此糜子ASR家族基因为非生物胁迫响应基因。本试验结果不仅有利于糜子ASR家族基因的功能鉴定,也为揭示糜子抗逆性奠定了基础。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
•   1.1 作物对干旱胁迫的感知与响应
•     1.1.1 干旱胁迫对作物生长的影响
•     1.1.2 作物应对干旱胁迫的生理机制
•     1.1.3 作物应对干旱胁迫的分子机制
•   1.2 作物对其他非生物胁迫的感知与响应
•     1.2.1 作物应对盐胁迫的生理和分子机制
•     1.2.2 高温/低温胁迫对作物的影响
•   1.3 糜子概述
•     1.3.1 生物学特征
•     1.3.2 糜子干旱胁迫基因方面的研究
•   1.4 ASR研究进展
•     1.4.1 ASR蛋白的发现
•     1.4.2 ASR基因结构和蛋白结构特征
•     1.4.3 ASR基因表达特征和亚细胞定位
•     1.4.4 ASR基因的生物学功能
•   1.5 研究目的与意义
•   1.6 研究内容与技术路线
•     1.6.1 研究内容
•     1.6.2 技术路线
• 第二章 PmASRs家族基因生物信息学分析及表达分析
•   2.1 试验仪器与材料
•     2.1.1 仪器
•     2.1.2 试验材料
•   2.2 试验方法
•     2.2.1 ASR家族基因的鉴定
•     2.2.2 ASR家族生物信息学分析
•     2.2.3 ASR家族表达分析
•     2.2.4 材料处理
•     2.2.5 总RNA的提取
•     2.2.6 糜子c DNA第一链的合成
•     2.2.7 cDNA的质量检测
•     2.2.8 荧光定量PCR反应
•   2.3 结果分析
•     2.3.1 糜子ASR家族特征分析
•     2.3.2 糜子ASR家族蛋白系统发育树分析
•     2.3.3 RNA提取结果分析
•     2.3.4 cDNA的质量检测分析
•     2.3.5 糜子Pm ASRs家族基因不同组织的表达分析
•   2.4 讨论
• 第三章 糜子PmASR1、PmASR3、PmASR4 基因克隆与表达分析
•   3.1 仪器与材料
•     3.1.1 仪器
•     3.1.2 试验材料
•   3.2 试验方法
•     3.2.1 ASR1、3、4 引物设计
•     3.2.2 材料处理
•     3.2.3 糜子总RNA的提取
•     3.2.4 糜子g DNA的去除和第一链c DNA的合成
•     3.2.5 糜子Pm ASR1、PmASR3、PmASR4 基因的扩增
•     3.2.6 电泳产物回收
•     3.2.7 连接反应
•     3.2.8 连接产物转化大肠杆菌
•     3.2.9 测序与比对
•     3.2.10 生物信息学分析
•     3.3.11 糜子ASRs基因渗透胁迫分析
•     3.2.12 糜子ASRs基因激素胁迫分析
•   3.3 试验结果与分析
•     3.3.1 糜子Pm ASR1、PmASR3、PmASR4 扩增结果
•     3.3.2 糜子Pm ASR1 基因生物信息学分析
•     3.3.3 干旱、盐、糖胁迫下PmASR1 基因荧光定量分析
•     3.3.4 植物激素胁迫下PmASR1 基因荧光定量分析
•     3.3.5 糜子Pm ASR3 基因生物信息学分析
•     3.3.6 干旱、盐、糖胁迫下PmASR3 基因荧光定量分析
•     3.3.7 植物激素胁迫下PmASR3 基因荧光定量分析
•     3.3.8 糜子Pm ASR4 基因生物信息学分析
•     3.3.9 干旱、盐、糖胁迫下PmASR4 基因荧光定量分析
•     3.3.10 植物激素胁迫下PmASR4 基因荧光定量分析
•   3.4 讨论
• 第四章 总结
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人简况及联系方式

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 沈力鸿

导师: 乔治军,曹晓宁

关键词: 克隆,糜子,缺水胁迫引起的作物,诱导蛋白质,表达模式

来源: 山西大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,生物学,农作物

单位: 山西大学

分类号: Q943.2;S516

DOI: 10.27284/d.cnki.gsxiu.2019.000320

总页数: 84

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