小麦脱水蛋白全基因组分析及WZY2与其缺失体的功能研究

论文摘要

非生物胁迫影响着植物生长,甚至导致植株死亡,而脱水蛋白是一种高度亲水性、热稳定性的天然无序蛋白,在植物抵抗非生物胁迫中发挥着重要作用。在之前的研究中,我们已经克隆出了小麦YnSKn型脱水蛋白WZY2,证明了其在体外可以保护LDH酶的活性,并且在非生物胁迫下可以有效提高大肠杆菌的存活率。在本研究中,我们共发现了49个小麦(Triticum aestivum)脱水蛋白家族的成员,其中包括之前一些没有研究过的新的脱水蛋白。我们利用保守序列分析、染色体定位、基因重复事件、系统发育关系、基因结构分析、亚细胞定位预测及表达模式分析来揭示小麦脱水蛋白家族的特征;并将YnSKn型脱水蛋白及其缺失体在拟南芥中过表达来研究其功能。结果表明,这些脱水蛋白都是小分子的亲水性蛋白,多数都属于YnSKn亚家族(73.5%);这些脱水蛋白基因均位于染色体长臂与短臂的头部,均含有较少的内含子并且内含子的位置与长度都相对保守,以适应快速表达调控的需要;这些脱水蛋白不同亚族之间高度保守,基因重复是其在进化过程中向基因组扩增的主要手段。小麦脱水蛋白在植株不同组织及在不同胁迫下的表达具有多样性。YnSKn型脱水蛋白在小麦的胚和种子中表达量相对其他亚族较高;在非生物胁迫下,脱水蛋白可以在干旱、低温及ABA胁迫下上调表达,YnSKn型脱水蛋白对ABA及干旱胁迫相对敏感。SKn与Kn型脱水蛋白则对低温相对敏感。在拟南芥中过表达WZY2及其缺失体都能提高植株对干旱胁迫的耐受性,我们推测WZY2可以通过调控ABA诱导的气孔运动通路中的相关组分来诱导气孔关闭,从而增强植株的抗旱性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 文献综述
•   1.1 脱水蛋白的理化性质与结构
•     1.1.1 脱水蛋白的理化性质
•     1.1.2 脱水蛋白的结构
•   1.2 脱水蛋白的组织与亚细胞定位
•     1.2.1 脱水蛋白的组织定位
•     1.2.2 脱水蛋白的亚细胞定位
•   1.3 脱水蛋白的表达调控及其功能
•     1.3.1 脱水蛋白与干旱胁迫
•     1.3.2 脱水蛋白与冷胁迫
•     1.3.3 脱水蛋白与热胁迫
•     1.3.4 脱水蛋白与盐胁迫
•     1.3.5 脱水蛋白与重金属离子胁迫
•     1.3.6 脱水蛋白的功能
•   1.4 本研究的意义
• 第二章 材料与方法
•   2.1 材料
•     2.1.1 植物、菌株及载体,
•     2.1.2 试剂
•     2.1.3 常用试剂配置
•   2.2 方法
•     2.2.1 小麦脱水蛋白的鉴别与序列分析
•     2.2.2 小麦脱水蛋白的理化性质、染色体定位分析和亚细胞定位预测
•     2.2.3 小麦脱水蛋白基因结构、系统进化与基因重复事件分析
•     2.2.4 基于探针数据库的小麦脱水蛋白表达模式分析
•     2.2.5 小麦总RNA提取、反转录及脱水蛋白表达模式分析
•     2.2.6 植物双元表达载体PCAMBIA1302的构建及农杆菌转化
•     2.2.7 野生型拟南芥的培养及花序侵染
•     2.2.8 过表达拟南芥的筛选与鉴定
•     2.2.9 干旱胁迫下转基因拟南芥的表型分析及生理指标检测
•     2.2.10 WZY2过表达拟南芥的气孔开度检测及相关基因的表达分析
• 第三章 试验结果
•   3.1 小麦脱水蛋白的鉴别与序列分析
•   3.2 小麦脱水蛋白的理化性质、染色体定位分析和亚细胞定位预测
•   3.3 小麦脱水蛋白基因结构、系统进化及基因重复事件分析
•   3.4 小麦脱水蛋白的表达模式分析
•   3.5 植物过表达载体的构建及农杆菌转化
•   3.6 过表达拟南芥的筛选与鉴定
•   3.7 过表达WZY2能够显著提高拟南芥的抗旱能力
•   3.8 过表达拟南芥的生理指标检测
•   3.9 WZY2参与了ABA诱导的气孔关闭的信号通路
• 第四章 讨论与结论
•   4.1 讨论
•   4.2 结论
• 参考文献
• 附录
•   附录A.hmmersearch与 NCBI本地blast使用的命令
•   附录B.Circos所使用的主要配置文件及参数
•   附录C.小麦脱水蛋白所使用的探针
•   附录D.本文中所使用的特异性引物
•   附录E.小麦脱水蛋白EnsemblPlants ID和NCBI GenBank ID
•   附录F.小麦脱水蛋白基因CDS序列中内含子位置与其长度统计
• 致谢
• 个人简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王鑫

导师: 慕小倩,张林生

关键词: 脱水蛋白,小麦,全基因组,非生物胁迫

来源: 西北农林科技大学

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: 西北农林科技大学

基金: 国家自然科学基金(编号:31671608)

分类号: Q943.2;S512.1

总页数: 64

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