大豆GmSPL3基因家族功能初探

论文摘要

大豆[Glycine max（L.）Merr.]是我国重要的粮食作物,其开花时间和株型是影响产量的重要因素。SPL3基因是SPL（SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE,SPL）转录因子家族成员之一,模式植物拟南芥的研究发现microRNA156（miR156）能通过调控SPL基因的表达调控开花时间和株型,且AtSPL3/4/5促进开花。然而,在大豆中GmSPL3的功能尚属未知。因此,研究大豆GmSPL3基因的功能,有利于进一步了解大豆的株型和开花调控的分子机制,为大豆分子设计育种提供重要的基因资源。本研究以大豆为实验材料,通过生物信息学分析,预测GmSPL3在大豆中可能发挥的功能,进一步在大豆Williams82（W82）中,利用CRISPR/Cas9技术对GmSPL3进行基因编辑,获得GmSPL3突变体,进行表型观察与分析,从而研究GmSPL3在大豆开花和株型调控中的功能。研究得出以下主要结果:1.系统进化树和同源序列比对发现GmSPL3的四个拷贝GmSPL3（a,b,c,d）是拟南芥AtSPL3的同源基因,其氨基酸序列相似性达50%以上。对GmSPL3家族保守结构域SBP的位置分析发现均靠近N段,且含有2个锌指结构和一段核定位序列;2.大豆绥农14（SN14）中GmSPL3基因的组织特异性表达分析发现,GmSPL3a在花和茎尖的表达较高,GmSPL3（b,c）在叶中表达较高,GmSPL3d主要在三出复叶和茎尖表达;3.在GmSPL3基因敲除突变体中研究发现,长/短日照条件下,spl3abcd突变体株系的开花表型与野生型W82没有明显差异,而短日照条件下,spl3abcd突变体表现出叶片变小、节数减少、节间距缩短、株高降低的表型,表明GmSPL3在调控大豆植株形态方面发挥重要功能。以上结果表明:GmSPL3是AtSPL3的同源基因,但存在功能分化;在大豆中,GmSPL3不调控开花时间,但参与调控株型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一节 引言
•   1.1 SPL转录因子研究进展
•     1.1.1 SPL转录因子的结构
•     1.1.2 SPL转录因子调控植物的生长发育
•     1.1.3 SPL转录因子调控植物开花
•   1.2 基因编辑技术的研究进展
•     1.2.1 ZFNs介导的基因定点修饰技术
•     1.2.2 TALE核酸酶介导的基因定点修饰技术
•     1.2.3 CRISPR/Cas9技术
•   1.3 研究意义
•   1.4 研究内容与技术路线
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 技术路线
• 第二节 实验材料与方法
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 植物材料和培养条件
•     2.1.2 菌种及载体
•     2.1.3 主要试剂
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 生物信息学分析
•     2.2.2 GmSPL3基因的组织特异性表达分析
•     2.2.3 构建CRISPR/Cas9系统介导的基因敲除载体
•     2.2.4 大豆遗传转化
•     2.2.5 DNA提取及浓度测定
•     2.2.6 CRISPR/Cas9载体骨架检测
•     2.2.7 spl3突变体基因型检测
•     2.2.9 GmSPL3基因敲除突变体种植
• 第三节 结果与分析
•   3.1 GmSPL3的聚类分析
•   3.2 GmSPL3蛋白保守结构域比对
•   3.3 GmSPL3基因的组织特异性表达模式分析
•   3.4 构建CRISPR/Cas9系统介导的基因敲除载体
•     3.4.1 GmSPL3基因gRNA靶点设计
•     3.4.2 gRNAs表达盒扩增产物检测
•     3.4.3 阳性克隆筛选
•     3.4.4 AscI体外酶切验证
•   3.5 GmSPL3基因编辑株系的获得
•     3.5.1 农杆菌介导法进行大豆遗传转化
•     3.5.2 T0代植株PCR检测
•     3.5.3 T1代转基因植株检测
•   3.6 spl3abd突变体表型观察
•   3.7 转基因植株后代的基因型检测
•   3.8 T5代spl3abcd突变体的功能研究
• 第四节 讨论
•   4.1 CRISPR/ 技术
•   4.2 GmSPL3不调控大豆开花时间
•   4.3 GmSPL3调控大豆株型
•   4.4 GmSPL3调控大豆产量
• 第五节 结论与展望
•   5.1 结论
•     5.1.1 GmSPL3是AtSPL3的同源基因
•     5.1.2 GmSPL3在大豆中不参与调控开花
•     5.1.3 GmSPL3调控大豆株型
•   5.2 展望
• 参考文献
• 附表
• 附录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴艳

导师: 刘宝辉

关键词: 大豆,植株形态

来源: 广州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 广州大学

基金: 国家自然科学基金面上项目(31771815,31701445,31801384)

分类号: Q943.2

总页数: 76

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