木薯IAA/ARF基因家族预测、表达及功能分析

论文摘要

木薯（Manihot esculenta Crantz）是多年生直立灌木或乔木,通常株高为1.5米-3米,别称为树葛、树薯、南洋薯、木番薯等。木薯属大戟科木薯属,是不同于大多数植物的一种介于碳3和碳4植物的高产植物。其中木薯的可食用部分即是木薯的块根,木薯块根因其蛋白质含量低、淀粉含量高而被用作人类食用和消费的碳水化合物来源。木薯由于产量高,种植成本低,所以价格低廉,是天然的动物饲料原料之一。木薯因为其叶片及茎中蛋白质含量高,其全株的地上部分都可以直接做为动物饲料中的粮食部分的替代成分。木薯块根因为其淀粉含量高,在工业上利用木薯淀粉制作如酒精等工业产品也是大有用途的。生长素参与许多植物生理生化过程,如细胞伸长和分裂、维管组织分化、叶和花凋落物等,并调节植物的顶端优势和向性过程。吲哚乙酸对植物在不同浓度下对植物有着不同的作用,在吲哚乙酸浓度低的情况下,吲哚乙酸会促进植物生长。反之,在吲哚乙酸浓度高的情况下,吲哚乙酸会抑制生长,甚至会导致植物死亡。之前的研究中未发现关于在木薯中的IAA/ARF基因家族的相关报导,木薯中的IAA/ARF与其他物种中的结构是否相似?木薯中的IAA/ARF基因家族与植株生长及抗逆是否存在相关性?本研究在木薯全基因组测序完成的基础上,以木薯的IAA/ARF基因家族为研究对象,将该家族全部基因在木薯的全基因组中进行定位并对其进行了相关生物信息学分析、克隆、表达特异性分析和胁迫下的表达差异性分析,以期解决上述问题。本研究主要结果如下:1.从木薯基因组数据库中鉴定得到了IAA基因家族38个和ARF基因家族27个,这些基因全部都含有完整或部分的AUX/IAA保守蛋白结构域。2.木薯IAA家族基因蛋白平均分子量为26.07 kDa,平均等电点为6.97,木薯ARF家族基因蛋白平均分子量为86.74kDa,平均等电点为6.29。可以看出ARF家族的蛋白大小明显大于IAA家族的大小。3.木薯IAA基因出现在除2、10和17号染色体外的其他染色体上,基因存在成簇分布的现象,而且多数基因都集中在某些染色体的某些区段上。4.通过系统进化树分析,共鉴定物种间的比较接近的基因2对,分别是Manes.14G153900与At5g57420、Manes.14G107100与At2g01200。5.通过木薯IAA/ARF的蛋白互作网络,我们发现在这些匹配的基因里面,拟南芥对应的MP、AXR3节点是其中最关键的节点,其对应木薯的基因为Manes.10G124800、Manes.11G051200。6.总体来看木薯的IAA/ARF基因家族在所有品种的所有时期的主侧根中均有若干IAA/ARF基因家族基因表达。而基因家族内部比较,单个基因的表达表现出极大的差异性,有些基因在主侧根中均有大量的表达,而有些基因主侧根中均未检测到表达,且同一个基因在六个木薯品种之间也表现出了一定的表达差异。7.而在胁迫条件下,单个基因的表达表现出较大的差异性,有些基因在各种胁迫条件下均有大量的表达,而有些基因在胁迫下受到明显的抑制,有些基因在普通情况下只有很少的表达,胁迫下会随着时间逐渐使表达量变多,这个可能是负反馈的体现。8.构建了含11个木薯IAAARF基因的T载体并保存在大肠杆菌DH5α中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 简写词说明
• 第一章 前言
•   1.1 木薯的研究概况
•     1.1.1 木薯概述
•     1.1.2 木薯的生物学特性
•     1.1.3 木薯的利用价值
•   1.2 /AA/ARF家族基因
•     1.2.1 生长素
•     1.2.2 吲哚乙酸
•     1.2.3 生长素响应因子ARF
•     1.2.4 生长素/吲哚乙酸蛋白Aux/IAA
•     1.2.5 生长素响应因子与生长素/吲哚乙酸蛋白的互作调控
•   1.3 木薯抗逆和响应非生物胁迫的研究进展
•     1.3.1 旱胁迫相关
•     1.3.2 寒冷胁迫相关
•     1.3.3 盐胁迫相关
•     1.3.4 高温胁迫相关
•   1.4 本研究的目的意义和技术路线
• 第二章 材料与方法
•   2.1 材料、试剂及仪器
•     2.1.1 植物材料
•     2.1.2 实验试剂及仪器
•   2.2 生物信息学分析
•   2.3 引物设计
•   2.4 实验方法
•     2.4.1 基因预测及生物信息学分析
•     2.4.2 荧光定量PCR进行时空表达特异性检测表达
•     2.4.3 荧光定量PCR在不同胁迫条件下IAA/ARF家族基因表达检测
•     2.4.4 各不同品种木薯淀粉含量测定
•     2.4.5 基因克隆
• 第三章 结果与分析
•   3.1 生物信息学分析
•     3.1.1 木薯IAA/ARF家族基因的鉴定和分析
•     3.1.2 木薯IAA/ARF家族基因的染色体定位
•     3.1.3 木薯IAA/ARF蛋白的进化与结构分析
•     3.1.4 木薯IAA/ARF的蛋白互作网络
•   3.2 荧光定量PCR检测六品种木薯表达
•     3.2.1 木薯IAA/ARF基因家族在普通品种的表达
•     3.2.2 木薯IAA/ARF基因家族在胁迫条件下的时空表达特异性
•     3.2.3 不同品种木薯的IAA/ARF基因表达差异分析
•   3.3 测定木薯品种储藏根的淀粉占干物质的含量
•   3.4 基因克隆
•     3.4.1 PCR扩增木薯IAA/ARF基因
• 第四章 讨论
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 庞祥宇

导师: 李有志

关键词: 木薯,基因家族,荧光定量,胁迫

来源: 广西大学

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: 广西大学

分类号: S533;Q943.2

总页数: 175

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