【摘要】：馬鈴薯塊莖休眠的形成及解除是多種激素以及多基因表達調控的結果,轉錄因子在植物生長代謝信號轉導過程中多數(shù)情況下處于信號通路的上游,對相應下游基因的表達起重要的調節(jié)作用。根據(jù)本實驗室RNA-seq測序結果,發(fā)現(xiàn)大量轉錄因子參與馬鈴薯塊莖休眠解除過程的調控,植物TCP轉錄因子是植物特有的一類轉錄因子,它們與植物細胞的增殖與生長密切相關,主要涉及植物生長發(fā)育過程的調節(jié),對植物分枝的生長,葉片發(fā)育,分化芽的產(chǎn)生,花的發(fā)育,種子休眠的調控,以及激素代謝等過程具有重要的調節(jié)作用。本論文首先進行馬鈴薯塊莖休眠期間的轉錄組數(shù)據(jù)分析,隨后利用生物信息學方法對馬鈴薯TCP轉錄因子家族基因進行鑒定及功能分析,在馬鈴薯基因組中鑒定出31個非冗余TCP轉錄因子,并對這些基因進行功能結構以及表達特異性分析。隨后以馬鈴薯栽培種“費烏瑞它”為實驗材料,以盆栽苗葉片作為激素響應方面的研究材料,使用大小一致外形均勻的塊莖作為休眠解除過程的研究材料,利用實時熒光定量(qRT-PCR)方法對所有StTCP轉錄因子家族基因進行表達量分析。主要取得的研究結果如下:1.在馬鈴薯塊莖休眠解除的過程中,通過差異表達基因富集分析發(fā)現(xiàn),在休眠塊莖細胞中與DNA復制相關的基因被抑制,細胞代謝活動停滯,休眠解除之后DNA復制相關的基因開始轉錄,DNA復制被激活,代謝開始。在分化芽出現(xiàn)后,與光合作用相關的基因大量表達,利用塊莖儲存物質生產(chǎn)有機物并提供能量,為分化芽的發(fā)育提供基礎,并在馬鈴薯塊莖休眠解除期間發(fā)現(xiàn)了大量表達量上調的差異表達轉錄因子。2.使用TCP結構域(PF03634)作為詢問序列,構建隱馬爾克夫模型在馬鈴薯基因組上共查詢獲得46個StTCP轉錄因子家族基因,通過提交氨基酸序列到InterPro數(shù)據(jù)庫以確定基因結構域的完整性,總共去除了15個冗余的StTCP轉錄因子家族基因,最終獲得31個非冗余的StTCP轉錄因子家族基因。3.通過進化以及共線性分析發(fā)現(xiàn)StTCP轉錄因子家族基因可以被分為兩個亞家族三個分組,并與擬南芥、番茄存在大量的共線性基因,結構域分析發(fā)現(xiàn)同一個分組內StTCP基因具有相似的保守結構域�；蚪Y構研究發(fā)現(xiàn)幾乎所有的StTCP基因具有高度保守的外顯子-內含子結構,并在StTCP基因啟動子區(qū)發(fā)現(xiàn)了大量關于植物生長、發(fā)育以及響應激素及逆境脅迫的啟動子結合元件。4.表達量分析發(fā)現(xiàn)7個StTCP基因表達量在馬鈴薯休眠解除過程中出現(xiàn)急劇上調,部分StTCP基因在激素處理的情況下出現(xiàn)顯著的變化。結合共線性、GO、KEGG注釋以及表達量分析發(fā)現(xiàn)StTCP15和StTCP23可能具有促進馬鈴薯塊莖休眠解除及分化芽生長的功能。5.在馬鈴薯栽培品種“費烏瑞它”cDNA中擴增出了StTCP23基因,并利用同源重組的方法將StTCP23基因插入到線性化后的馬鈴薯過表達載體pBI121中,構建了pBI121-TCP過表達載體。
【學位授予單位】：甘肅農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S532
【圖文】：

甘肅農業(yè)大學 2019 屆碩士學位論文NA 復制被抑制細胞代謝活動停滯，休眠解除后相關調控基因表達量復制被激活代謝開始。發(fā)芽塊莖與休眠解除塊莖對比組上調差異表達合作用(GO:0015979、GO:0010109)、光合作用光反應(GO:0019684)、18、GO:0009637、GO:0010114)、光合反應電子運輸鏈(GO:0000)、光合代謝物和能量的產(chǎn)生(GO:0006091)、果糖代謝(GO:0009750EGG 主要富集在光合作用蛋白(ko00194)、光合作用(ko00195)、光合00196)、光合作用碳固定(ko00710)、乙醛酸和雙羧酸代謝(ko00630)、146)等信號通路，表明馬鈴薯塊莖在休眠期間這些基因的表達被抑制，出現(xiàn)后光合代謝被激活，利用塊莖儲存物質生產(chǎn)有機物并且貯存能量供基礎。

14圖 2-2 馬鈴薯休眠解除期間差異表達基因 GO、KEGG 富集分析結果Fig 2-2 The most significantly enriched GO annotations and KEGG pathways analysis ofupregulated DEGs during tuber dormancy release process:DRT vs DT GO 富集分析 B:DRT vs DT KEGG 富集分析 C:ST vs DRT GO 富集分析 D: STDRT KEGG 富集分析: DRT vs DT GO enriched analysis B: DRT vs DT KEGG enriched analysis C:ST vs DRT Genriched analysis D: ST vs DRT KEGG enriched analysis馬鈴薯塊莖休眠解除期間差異表達轉錄因子分析錄因子通過與 RNA 聚合酶結合形成轉錄起始復合體以激活下游基因的表達，長代謝的信號轉導過程中多數(shù)情況下處于信號通路的上游，對相關基因的表達

關重要的調控作用。馬鈴薯塊莖休眠的解除分子調控機理非常復雜，轉錄因子有可能塊莖休眠的解除起重要的調控作用，在本研究中我們對馬鈴薯休眠解除期間差異表達錄因子進行分析。如圖 2.3 所示，馬鈴薯塊莖在休眠解除期間存在大量表達量上調的異表達轉錄因子，其中 bHLH 轉錄因子含量最多，在休眠解除塊莖與休眠塊莖對比組在 14 個，發(fā)芽塊莖與休眠塊莖對比組存在 7 個，其次為 MYB 轉錄因子，在休眠解除莖與休眠塊莖對比組共存在 12 個，發(fā)芽塊莖與休眠塊莖對比組存在 6 個，此外還有些轉錄因子只存在于休眠解除塊莖與休眠塊莖對比組，比如 GRAS 轉錄因子、AP2錄因子、E2F/DP 轉錄因子等，還有一些轉錄因子只存在于發(fā)芽塊莖與休眠塊莖對比，例如 DBB 轉錄因子、SBP 轉錄因子等。TCP 轉錄因子也被發(fā)現(xiàn)存在于上調的差異達轉錄因子中，其中休眠解除塊莖與休眠塊莖對比組存在 4 個(StTCP4、StTCP23、tTCP15、StTCP27) 發(fā)芽塊莖與休眠塊莖對比組存在 1 個(StTCP23)，這些基因可能在鈴薯休眠解除期間具有相對應的調控功能。

【相似文獻】

相關碩士學位論文 前1條

1 王亞鵬;馬鈴薯StTCP家族基因鑒定及其對塊莖休眠解除的響應[D];甘肅農業(yè)大學;2019年

本文編號：2792955