小麦F-box家族的全基因组鉴定及TaFBL14和TaSKP2A的抗逆相关表达分析

论文摘要

F-box家族是植物中最大的蛋白家族之一,广泛地参与了植物生长发育、自交不亲和、衰老及生物/非生物胁迫等多个生物学过程。在拟南芥、水稻等模式植物中,对F-box家族的认识比较早,而且比较全面。但对于重要的粮食作物—小麦,F-box家族在其中的研究报道较少。一方面,由于F-box家族保守性差,给基因克隆和功能研究带来困难,另一方面主要由于小麦基因组庞杂和多倍体的特性导致。因此,亟需对小麦中F-box家族开展系统的鉴定分析和功能研究。基于此,本研究对小麦中F-box家族基因进行了全基因组系统鉴定、分类、结构解析、进化关系和染色体分布等分析;通过dPCR研究了小麦中F-box家族基因的组织专化性表达模式及响应非生物逆境的情况;以本实验室前期获得的F-box基因TaFBL14和TaSKP2A为研究对象,探讨了这2个基因在3种激素和2种非生物逆境处理下的表达模式;通过酵母文库筛选和一对一回复验证获得了一个与TaSKP2A存在相互作用的蛋白——几丁质酶。研究主要结果如下:1.在小麦基因组中鉴定了由406个基因编码的1013个F-box蛋白;基于其C-末端结构域将小麦F-box蛋白分为12个亚家族;小麦F-box蛋白长度分布在50-1088 aa之间,MWs为5.76-120.84 kDa,理论pIs为4.09-12.01,碱性蛋白质偏多;亚细胞定位预测显示,绝大部分小麦F-box蛋白定位在细胞核中;406个F-box基因不均匀地分布在21条小麦染色体上;片段重复是促使小麦F-box基因扩张的主要原因;组织专化性分析表明大多数F-box基因在小麦发育后期,如穗状花序、未成熟籽粒和旗叶的形成中发挥作用;热胁迫和干旱胁迫的转录组数据分析表明F-box基因参与了两种胁迫的响应过程。2.小麦近等基因系TcLr15中TaFBL14基因的表达受三种激素的诱导呈上调表达,且最高表达均出现在处理后6-12 h,随后降至与对照相同的水平;TaFBL14基因受盐胁迫影响较大,呈现先升高后降低的趋势,最高表达出现在盐处理后6 h。该基因在H2O2或干旱胁迫（PEG）处理后表达水平与对照类似或略下调,说明其受H2O2或干旱的影响较小;TaSKP2A基因仅在SA处理后24 h出现明显地上调,为0 h的1.8倍,其余时间点与对照表达量相仿,且在ABA和MeJA处理后表达量亦无明显变化;TaSKP2A基因在NaCl处理后,仅在48 h时出现明显地上调表达,其他时间的表达与对照差异均不明显,在H2O2和干旱胁迫下,TaSKP2A基因整体呈现下调表达的趋势。3.通过筛选酵母AH109抗叶锈病性cDNA文库（TcLr15接种叶锈菌株05-19-43?）,获得与TaFBL14有相互作用的候选蛋白10种,与TaSKP2A有相互作用的候选蛋白11种。根据实验目的,选择过氧化物酶（POD）、几丁质酶（CHI）和Profilin（PRO）三个蛋白与TaFBL14和TaSKP2A进行蛋白一对一回复验证。初步确定几丁质酶与TaSKP2A具有相互作用,这种作用可能通过SCF复合体发挥功能。本研究首次对小麦中F-box家族开展了系统地研究,为进一步解析其在小麦生长发育和应对生物/非生物胁迫反应中的功能提供了一个起点。

论文目录

摘要

abstract

1.引言

1.1 F-box蛋白家族

1.1.1 F-box蛋白的结构特征及分类

1.1.2 F-box基因在生物体中的数量

1.1.3 F-box蛋白的功能

1.2 小麦叶锈病

1.2.1 小麦叶锈病的症状及危害

1.2.2 小麦叶锈病的研究进展

1.3 生物信息学研究

1.3.1 生物信息学概述

1.3.2 隐马尔可夫在生物信息学中的应用

1.4 本研究的目的与意义

2.实验材料与方法

2.1 植物材料

2.2 菌株和质粒

2.3 主要试剂及配制

2.4 实验中所用引物

2.5 小麦F-box家族全基因组鉴定与分析

2.5.1 小麦基因组中F-box家族成员的筛选鉴定

2.5.2 小麦F-box蛋白保守结构域预测及分类

2.5.3 小麦F-box基因序列分析

2.5.4 小麦F-box蛋白进化树的构建和分析

2.5.5 小麦F-box基因染色体分布与基因重复分析

2.6 dPCR分析小麦F-box家族的基因表达谱

2.7 qRT-PCR分析小麦F-box基因Ta SKP2A和 TaFBL14 的表达模式

2.7.1 激素处理小麦幼苗

2.7.2 非生物逆境胁迫处理小麦幼苗

2.7.3 各样品总RNA提取及检测

2.7.4 cDNA第一链的合成

2.7.5 qRT-PCR

2.8 与TaFBL14和TaSKP2A互作的靶蛋白筛选及验证

2.8.1 酵母文库筛选及阳性克隆检测

2.8.2 X-α-Gal显色反应

2.8.3 一对一回复验证

3.结果与分析

3.1 小麦F-box家族成员的全基因组鉴定和分析

3.1.1 小麦F-box家族成员的鉴定

3.1.2 F-box结构域中保守氨基酸残基的分析及F-box蛋白的分类

3.1.3 F-box蛋白结构和功能分析

3.1.4 小麦F-box基因的系统发育关系

3.1.5 小麦F-box基因的染色体分布

3.2 dPCR分析小麦F-box家族的基因表达谱

3.2.1 小麦F-box家族基因的组织特异性的表达分析

3.2.2 小麦F-box家族基因响应非生物胁迫的表达分析

3.3 TaFBL14和Ta SKP2A基因表达受激素处理及非生物胁迫的诱导

3.3.1 小麦总RNA质量检测结果

3.3.2 不同激素处理下TaFBL14 基因和Ta SKP2A基因的表达模式分析

3.3.3 非生物胁迫下TaFBL14和Ta SKP2A基因的表达模式

3.4 与TaSKP2A和 TaFBL14 互作靶蛋白的筛选与验证

3.4.1 诱饵载体筛选小麦抗叶锈病性酵母文库

3.4.2 阳性克隆鉴定

3.4.3 一对一回复验证

3.4.4 TaCHI生物信息学分析

4.讨论

4.1 小麦中F-box家族的鉴定

4.2 小麦F-box蛋白功能结构域分析

4.3 小麦F-box蛋白亚细胞定位和基因扩张

4.4 小麦F-box基因的组织特异性、逆境胁迫相关的表达模式

4.5 与TaSKP2A/TaFBL14 互作靶蛋白的筛选

5.结论

参考文献

附录

在读期间发表的学术论文

作者简介

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李虎滢

导师: 于秀梅,刘大群

关键词: 小麦家族,基因组鉴定,表达模式,互作靶蛋白筛选

来源: 河北农业大学

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: 河北农业大学

分类号: Q943.2;S512.1

DOI: 10.27109/d.cnki.ghbnu.2019.000193

总页数: 89

文件大小: 2146K

下载量: 76

小麦F-box家族的全基因组鉴定及TaFBL14和TaSKP2A的抗逆相关表达分析

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢