玉米花分生组织基因ZmMADS35的功能浅析

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花器官是被子植物的主要特征,具有巨大的形态多样性,在生活史演替和制种过程中起着至关重要的作用。植物MADS-box基因作为转录因子家族为调控植物生长发育提供保障,对植物花器官发育功能方面影响深远。拟南芥的AG-like类基因不仅可参与胚珠的发育,也能在果实成熟中起作用。ZmMADS35基因是玉米中AG-Like类基因之一,但该基因功能未知。为了解该基因的功能,本文对ZmMADS35基因进行了生物信息学分析、构建过表达转基因拟南芥及表型分析,为深入研究ZmMADS35基因的功能奠定了基础。主要结果如下:1.通过对玉米的ZmMADS35基因、拟南芥中三种AG-Like类基因以及在禾本科其他作物中同源基因的蛋白质序列进行系统进化树分析,从同源基因进化的角度分析可知:禾本科所有AG-Like类基因分属同一进化分枝,其中ZmMADS35蛋白与高粱的SbAG3蛋白同源性最高。而禾本科AG-Like类蛋白与拟南芥AG-Like类蛋白分别属于两个分枝。从进化的角度来看,虽同属于AG-Like类蛋白,在进化过程中不同物种间进化程度不同,同源基因间可能行使同一功能,也可能出现新功能或功能的歧化。2.对玉米ZmMADS35基因的RNA-seq表达数据进行了分析。结果表明,ZmMADS35基因在未成熟雄穗和花药中弱表达,在花丝、雌棒、种子的表达量呈现上升趋势,该基因在雌、雄穗中表达量的差异,尤其是在雌穗和种子中的高表达,预示着该基因可能参与玉米花器官中雌穗及种子发育。3.借助实时荧光定量PCR的手段检测ZmMADS35基因在野生型玉米和茉莉酸甲酯外源喷施处理的玉米的表达水平。结果表明ZmMADS35基因主要在玉米的雌、雄穗及种子中表达,雌穗中的表达量大约是雄穗表达量的8倍。而经过茉莉酸甲酯处理的雌、雄穗后,在雌穗中表达量几乎没有改变,而雄穗中处理后表达量是之前的约3倍。4.在获得ZmMADS35基因过表达载体的基础上,利用农杆菌介导法获得转基因T0代拟南芥并进行了潮霉素抗性筛选和检测,进一步对获得的转基因T2代拟南芥进行表型观察发现,发现其开花时间和萼片、胚珠的发育受到影响。本研究为深入探究该基因是否参与调控玉米雌穗及种子发育过程奠定基础。

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第一章文献综述

1.1 拟南芥花器官和角果的结构特征

1.2 拟南芥花器官及角果的分子调控

1.2.1 MADS-box基因的结构与功能

1.2.2 拟南芥花器官的分子调控

1.2.3 拟南芥角果的分子调控

1.3 玉米花器官和种子的结构特征

1.4 玉米花器官发育的分子调控

1.5 研究目的与意义

第二章玉米ZmMADS35 基因生物信息学分析

2.1 材料与方法

2.1.1 数据库及生物信息学分析软件

2.1.2 玉米ZmMADS35 蛋白的氨基酸序列比对及进化分析

2.1.3 玉米ZmMADS35基因的启动子元件预测

2.1.4 玉米ZmMADS35 基因表达数据分析

2.1.5 茉莉酸甲酯对ZmMADS35 基因在玉米花器官中表达的调控

2.2 结果与分析

2.2.2 玉米ZmMADS35 基因的分子进化分析

2.2.3 玉米ZmMADS35 基因的启动子分析

2.2.4 玉米ZmMADS35 基因表达数据分析

2.2.5 茉莉酸甲酯对ZmMADS35 基因在玉米花器官中表达的调控

2.3 讨论

第三章玉米ZmMADS35 基因对拟南芥的遗传转化

3.1 材料与方法

3.1.1 实验试剂

3.1.2 主要仪器

3.1.3 实验材料

3.1.4 pCAMBIA1300-ZmMADS35 重组质粒导入农杆菌

3.1.5 农杆菌介导的拟南芥遗传转化

3.1.6 转基因拟南芥的筛选及培养

3.1.7 转基因拟南芥PCR鉴定

3.1.8 转基因拟南芥表型观察

3.2 结果与分析

3.2.1 pCAMBIA1300-ZmMADS35 重组质粒导入农杆菌

3.2.2 转基因拟南芥PCR鉴定

3.2.3 过表达ZmMADS35转基因拟南芥的表型观察

3.3 讨论

第四章主要结论

参考文献

附录

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵若冰

导师: 李浩戈

关键词: 玉米,基因,生物信息学,转基因拟南芥

来源: 沈阳农业大学

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: 沈阳农业大学

分类号: Q943.2;S513

DOI: 10.27327/d.cnki.gshnu.2019.000185

总页数: 46

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