本文關(guān)鍵詞：甘蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白超家族基因演化與表達分析

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【摘要】：植物碳代謝的研究是生態(tài)學(xué)的重要內(nèi)容,為農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了新的機遇。甘蔗是世界上最重要的糖料作物之一,是全球大約80%的蔗糖及40%乙醇的發(fā)酵原料。甘蔗的成熟莖桿的汁液中包含9%-18%蔗糖,而糖轉(zhuǎn)運蛋白是甘蔗糖分的轉(zhuǎn)運和代謝途徑中最為核心的功能蛋白,探討甘蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族的基因組學(xué)與基因功能是研究甘蔗蔗糖的積累與高生物量形成的重要基礎(chǔ)。本研究主要是利用比較基因組學(xué)結(jié)合甘蔗割手密的細菌人工染色體文庫對甘蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族的演化和功能展開研究,為甘蔗的分子遺傳育種奠定基礎(chǔ)。主要的結(jié)果如下：(1)運用比較基因組學(xué)的手段,利用甘蔗的近緣物種高粱從甘蔗高豐度的割手密種BAC文庫中鑒定到了55個糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族成員。根據(jù)序列結(jié)構(gòu)特征可以分為9個基因家族,其中PLT、HXT家族分為15、13個成員,MST和SUT家族各6個成員,INT和TMT家族各3個成員,VGT和pGLcT各1個成員,SFP家族有7個成員。(2)用代表性的單雙子葉植物的糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族的蛋白質(zhì)序列構(gòu)建系統(tǒng)進化樹,PLT、SFP.HXT是成員較多的三個家族,從基因家族演化來看,SFP、PLT、MST、INT家族均在演化的過程中出現(xiàn)過基因家族擴張現(xiàn)象。HXT家族的SsHXT13與香蕉的HXT基因在演化關(guān)系上更近,說明該基因的演化速率與物種之間的演化速率不同。從基因結(jié)構(gòu)來看,PLT家族在演化的過程中可能有基因序列丟失的現(xiàn)象和外顯子融合現(xiàn)象。MST家族中,部分基因(SsMsT2、SsMST6、 SsMST5)可能出現(xiàn)了基因結(jié)構(gòu)擴張的現(xiàn)象,另一部分基因可能出現(xiàn)基因結(jié)構(gòu)刪除的現(xiàn)象。蔗糖SUTs家族成員單倍型、基因結(jié)構(gòu)、演化關(guān)系的比較揭示了SsSUT5和SsSUT6是新復(fù)制且正進行快速演化的基因,而SsSUT2和SsSUT4是蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因家族中最為古老的基因。甘蔗SUTs家族中,SsSUT基因內(nèi)含子序列的插入才造成了基因大小的擴張。雖然甘蔗為高倍體植物,甘蔗中SsSUT基因家族成員單倍型之間依然具有保守的基因結(jié)構(gòu)和氨基酸序列。對韌皮部多醇的裝載可能起到了重要的作用。GA、ABA、IAA的脅迫表達譜說明PLT3轉(zhuǎn)運多醇可能在抗逆性高的甘蔗中參與了響應(yīng)逆境脅迫。SFP家族的SFP3的表達可能與甘蔗的衰老相關(guān),而SFP8可能與甘蔗苗期抗逆性有關(guān)。HXT13、HXT12、HXT2、HXT8都是HXT家族高豐度表達的基因,它們在四個材料苗期的源組織(葉片)、成熟期的熱帶種和現(xiàn)代栽培種的庫組織(莖)和源組織(葉)中都高表達,說明它們在甘蔗的己糖裝載和卸載過程起到非常重要的作用。TMTl在TMT家族中演化最快,而且在該家族中的表達豐度最高,它可能對甘蔗液泡己糖轉(zhuǎn)運起著重要的作用,而TMT2在高抗逆割手密中對IAA的脅迫表達下調(diào),說明TMT2在響應(yīng)IAA脅迫的途徑中可能起到了負調(diào)控的作用。MST家族的MST4在四個材料的各個時期均不表達,可能是因為該家族存在功能冗余的現(xiàn)象。MST6是該家族的高表達基因,可能在甘蔗苗期和成熟期的庫組織中對單糖的卸載具有重要的作用,其在不同糖含量的材料中對GA、ABA等激素的表達方式不同,說明MST6響應(yīng)脅迫的方式可能與糖濃度有關(guān)。INT3在INT家族中表達最高,它在甘蔗四個材料的成熟期中高表達,說它可能在甘蔗的源組織(葉片)和庫組織(莖)的韌皮部中對肌醇的裝載和卸載起到了重要的作用。SUT3在四個材料的3個時期中均沒有檢測到其轉(zhuǎn)錄本的存在,說明其在SUT家族是活躍度最低的成員,但是由于SUT3具有完整的基因結(jié)構(gòu),所以SUT3不可能是一個假基因。SUTl和SUT4是SUT家族的主要的成員,然而它們可能在甘蔗的糖分積累過程中均高豐度表達,說明它們之間可能發(fā)生了亞功能化。
【關(guān)鍵詞】：甘蔗 糖轉(zhuǎn)運蛋白 蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白 基因家族 演化 基因表達
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S566.1;Q943.2
【目錄】：

• 縮略詞8-9
• 摘要9-11
• Abstract11-14
• 引言14-29
• 1 研究背景14-17
• 1.1 甘蔗的經(jīng)濟價值14
• 1.2 甘蔗的種質(zhì)資源和分類14-15
• 1.3 甘蔗與高粱基因結(jié)構(gòu)的共線性15-17
• 2 糖轉(zhuǎn)運蛋白的研究進展17-27
• 2.1 糖轉(zhuǎn)運蛋白概述17-18
• 2.2 植物糖轉(zhuǎn)運蛋白基因的發(fā)現(xiàn)18-20
• 2.3 糖轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的研究20-22
• 2.4 糖轉(zhuǎn)運蛋白功能的研究22-24
• 2.5 植物糖轉(zhuǎn)運蛋白的調(diào)節(jié)24-25
• 2.6 植物糖轉(zhuǎn)運蛋白基因家族的研究進展25-26
• 2.7 植物蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因家族的研究進展26-27
• 3 本研究的目的和意義27-29
• 第一章 甘蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族的鑒定及其演化分析29-65
• 1 材料與試劑29-30
• 1.1 實驗材料29
• 1.2 儀器和試劑29-30
• 2 實驗方法30-31
• 2.1 比較基因組學(xué)方法預(yù)測甘蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族30
• 2.2 甘蔗BAC文庫的測序30-31
• 2.3 甘蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族的注釋31
• 2.4 糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族系統(tǒng)進化樹的構(gòu)建31
• 3 結(jié)果與分析31-60
• 3.1 擬南芥、水稻、香蕉、葡萄和高粱糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族31-39
• 3.2 甘蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族的系統(tǒng)發(fā)育分析39-50
• 3.3 甘蔗蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因家族的演化及基因結(jié)構(gòu)分析50-60
• 4 討論60-63
• 4.1 甘蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族的演化60-61
• 4.2 甘蔗蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因家族的演化61-63
• 5 小結(jié)63-65
• 第二章 甘蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族的表達譜分析65-91
• 1 材料與試劑65-66
• 1.1 植物材料65-66
• 1.2 試劑和儀器66
• 2 實驗方法66-69
• 2.1 甘蔗組織總RNA樣品的提取66-68
• 2.2 甘蔗RNA文庫68
• 2.3 甘蔗RNA-seq定量分析68-69
• 2.4 qRT-PCR驗證甘蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族的表達譜69
• 3 結(jié)果與分析69-84
• 3.1 甘蔗總RNA提取及質(zhì)量檢測69-70
• 3.2 甘蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因超家族的共表達分析70-84
• 4 討論84-89
• 4.1 甘蔗PLT家族生長時期及響應(yīng)激素脅迫的表達模式84-85
• 4.2 甘蔗SFP家族生長時期及響應(yīng)激素脅迫的表達模式85
• 4.3 甘蔗HXT家族生長時期及響應(yīng)激素脅迫的表達模式85-86
• 4.4 甘蔗TMT家族生長時期及響應(yīng)激素脅迫的表達模式86
• 4.5 甘蔗MST家族生長時期及響應(yīng)激素脅迫的表達模式86-87
• 4.6 甘蔗INT家族生長時期及響應(yīng)激素脅迫的表達模式87-88
• 4.7 甘蔗VGT家族和pGlcT生長時期及響應(yīng)激素脅迫的表達模式88
• 4.8 甘蔗SUT家族生長時期及響應(yīng)激素脅迫的表達模式88-89
• 5 小結(jié)89-91
• 結(jié)論91-93
• 參考文獻93-106
• 攻讀學(xué)位期間參與的科研項目與主要成果106-107
• 致謝107

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5 趙胡;李裕紅;;植物ABC轉(zhuǎn)運蛋白研究綜述[J];海峽科學(xué);2012年02期

6 張倩;陳佳娜;李建民;;植物硅轉(zhuǎn)運蛋白的研究進展[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2013年12期

7 袁進成;劉穎慧;;植物糖轉(zhuǎn)運蛋白研究進展[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2013年36期

8 李劍,李光永,王道文;核苷轉(zhuǎn)運蛋白的研究進展[J];科學(xué)通報;2002年07期

9 吳轉(zhuǎn)娣;昝逢剛;張樹珍;王俊剛;唐建平;;蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白的調(diào)節(jié)[J];生物技術(shù)通報;2009年07期

10 白雪梅;張立軍;吳曉丹;胡凱;阮燕曄;;植物蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白[J];植物生理學(xué)通訊;2006年06期

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1 藏猛;楊國宇;李宏基;魯維飛;郭豫杰;;豬鋅轉(zhuǎn)運蛋白基因的克隆及其在仔豬體內(nèi)的組織分布[A];全國動物生理生化第十一次學(xué)術(shù)交流會論文摘要匯編[C];2010年

2 張泉龍;胡晉紅;朱全剛;;皮膚中轉(zhuǎn)運蛋白的作用研究進展[A];2008年中國藥學(xué)會學(xué)術(shù)年會暨第八屆中國藥師周論文集[C];2008年

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6 明鳳;張璇;張佰隆;路群;王偉;;水稻磷酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白基因的克隆、表達及功能分析[A];全國植物分子育種研討會摘要集[C];2009年

7 王寶梅;李楠;隋禮麗;夏大靜;王曉鍵;曹雪濤;;一個新的線粒體轉(zhuǎn)運蛋白的分子克隆及鑒定[A];中國免疫學(xué)會第四屆學(xué)術(shù)大會會議議程及論文摘要集[C];2002年

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9 劉昭平;費儉;張玨;麻孫愷;蔡國強;郭禮和;;多巴胺轉(zhuǎn)運蛋白參與神經(jīng)細胞的凋亡[A];中國細胞生物學(xué)學(xué)會第七次會議論文摘要匯編[C];1999年

10 于昱;呂林;羅緒剛;劉彬;;鋅對肉仔雞小腸中鋅轉(zhuǎn)運蛋白基因表達的影響[A];中國家禽業(yè)——機遇與挑戰(zhàn)——第十三次全國家禽學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2007年

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1 殷俊;南農(nóng)大揭示兩個水稻磷酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白功能[N];江蘇科技報;2009年

2 醫(yī)學(xué)院;顏寧研究組在《自然》發(fā)文揭示糖轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)構(gòu)與機理[N];新清華;2012年

3 劉霞;美揭示神經(jīng)元轉(zhuǎn)運蛋白的分子運動機制[N];科技日報;2011年

4 本報記者 劉霞;轉(zhuǎn)運蛋白：農(nóng)作物的生長“調(diào)理師”[N];科技日報;2013年

5 錢錚;特定蛋白質(zhì)影響營養(yǎng)吸收[N];人民日報;2007年

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1 于杰;一種ABC轉(zhuǎn)運蛋白ArtI-Art(QN)_2復(fù)合物的結(jié)構(gòu)與功能研究[D];清華大學(xué);2015年

2 艾鵬慧;水稻磷酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白OsPht1;2和OsPht1;6表達調(diào)控和功能的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

3 孟森;林木細根氮素吸收動態(tài)及氮轉(zhuǎn)運蛋白基因表達[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

4 金宏濱;藥用植物ABC轉(zhuǎn)運蛋白基因的克隆與特征研究[D];上海交通大學(xué);2007年

5 李艷紅;ABC轉(zhuǎn)運蛋白超家族中致病性SNPs的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2007年

6 趙巖;大腸桿菌二肽轉(zhuǎn)運蛋白YbgH結(jié)構(gòu)與功能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

7 郭曉賢;跨膜區(qū)突變對ABC轉(zhuǎn)運蛋白Pdr5p功能的影響及其機制研究[D];浙江大學(xué);2012年

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10 肖淑艷;溶質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白11第三和第六跨膜區(qū)的結(jié)構(gòu)研究[D];吉林大學(xué);2010年

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2 張曉燕;海洋微生物鉀轉(zhuǎn)運蛋白基因trkH的克隆與表達[D];大連理工大學(xué);2015年

3 李倩;特異表達甘薯蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白基因IbSUT對煙草淀粉合成的影響[D];電子科技大學(xué);2014年

4 魏曉鈺;蘋果中糖轉(zhuǎn)運蛋白的鑒定及兩個己糖轉(zhuǎn)運蛋白功能的初步研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

5 張清;甘蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白超家族基因演化與表達分析[D];福建農(nóng)林大學(xué);2016年

6 陳昕;干旱脅迫下硫營養(yǎng)對小麥硫轉(zhuǎn)運蛋白基因表達的調(diào)節(jié)[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2005年

7 楊振寧;甲硫氨酸轉(zhuǎn)運蛋白中的構(gòu)象變化的研究[D];吉林大學(xué);2014年

8 黃永鑒;甲酸轉(zhuǎn)運蛋白FocA分子結(jié)構(gòu)和功能機制的研究[D];清華大學(xué);2010年

9 顧芮萌;粗糙脈孢菌糖轉(zhuǎn)運蛋白功能及產(chǎn)酶條件優(yōu)化研究[D];天津科技大學(xué);2012年

10 駱媛媛;堿茅銨轉(zhuǎn)運蛋白（PutAMT1；1）基因的克隆及功能研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2009年

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