本文關(guān)鍵詞：毛竹MADS-box基因的鑒定及其在花器官發(fā)育中的功能　出處：《中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 毛竹 花器官 MADS-box ABCDE PheMADS15

【摘要】：竹子是世界范圍內(nèi)非常重要的非木質(zhì)森林資源,部分產(chǎn)品具有替代木材的作用。竹子是多年生一次開(kāi)花的植物,而大多數(shù)竹子開(kāi)花后死亡,導(dǎo)致竹林面積減少,對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境造成重大損失和破壞。多年來(lái),人們對(duì)竹子開(kāi)花做了大量的研究,主要的研究工作僅限于竹子開(kāi)花習(xí)性調(diào)查記錄,生理生化指標(biāo)的測(cè)定,花器官的解剖研究,對(duì)竹子花器官發(fā)育分子機(jī)制的研究極少。MADS蛋白是植物非常重要的一類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子,在花器官發(fā)育過(guò)程中起著非常重要的作用。因此,開(kāi)展毛竹花器官發(fā)育及MADS-box基因的研究,探討竹子成花機(jī)理,具有重要理論和現(xiàn)實(shí)意義。本研究以毛竹的花器官為材料,以未開(kāi)花的葉片為對(duì)照,通過(guò)Hiseq2000高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)進(jìn)行深度測(cè)序,比較轉(zhuǎn)錄組水平MADS-box家族基因表達(dá)豐度的差異,分析毛竹花器官發(fā)育中關(guān)鍵的MAD-box基因;利用原位雜交實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證MADS-box基因在花器官中的功能,推測(cè)毛竹是否存在ABCDE模型;通過(guò)對(duì)關(guān)鍵的MADS-box基因在擬南芥中進(jìn)行功能驗(yàn)證,揭示關(guān)鍵基因在花器官發(fā)育中的作用,為竹類(lèi)植物花器官發(fā)育的調(diào)控研究提供借鑒。主要研究結(jié)果如下:通過(guò)HMMER搜索、系統(tǒng)發(fā)育分析,同源比較、基因結(jié)構(gòu)和基序分析等生物信息方法,對(duì)毛竹MADS-box基因家族進(jìn)行了鑒定。結(jié)果表明,毛竹中有34個(gè)MADS-box基因,分為MIKCC、MIKC*、Mα、Mβ等四個(gè)亞家族;發(fā)現(xiàn)大部分的MADS-box基因的內(nèi)含子數(shù)在1-8之間,MADS-box蛋白的長(zhǎng)度在62-376 aa之間;多數(shù)MADS-box成員屬于MIKCC和MIKC*類(lèi)型;毛竹MADS-box家族基因大部分功能異化,經(jīng)歷了較快的出生率和死亡率。對(duì)MADS-box家族基因在花發(fā)育四個(gè)時(shí)期進(jìn)行表達(dá)模式分析,發(fā)現(xiàn)ABCDE類(lèi)基因表達(dá)差異最為顯著,其中A和B類(lèi)基因在花芽形成期和花序軸生長(zhǎng)期高度表達(dá),在花序成熟的過(guò)程中表達(dá)量下降。相反,C、D和E類(lèi)基因在花芽形成期表達(dá)量不高,主要在盛花期和幼胚形成期高量表達(dá)。以上結(jié)果表明,毛竹ABCDE基因在花器官中的發(fā)育起著重要的作用。通過(guò)Illumina高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)毛竹花芽、穎片、稃片、雌蕊、雄蕊、幼胚和苞片及未開(kāi)花的葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。與未開(kāi)花毛竹的葉片相比,共鑒定出13,051基因至少在不同花器官中差異表達(dá)(FDR≤0.001,log2 Ratio≥1),其中,有7,831個(gè)上調(diào)基因和5,220個(gè)下調(diào)基因。不同花器官的差異表達(dá)基因的數(shù)量呈動(dòng)態(tài)變化模式,花芽和雌蕊中差異表達(dá)基因最多,而穎片中差異表達(dá)基因數(shù)量最少。通過(guò)分析MADS-box家族基因在不同花器官中的差異表達(dá),發(fā)現(xiàn)A類(lèi)PheMADS15、PheMADS18-1、PheMADS18-2主要在花芽中表達(dá),而A類(lèi)PheMADS29和Phe MADS31在幼胚和苞片中有較高的表達(dá)量;B類(lèi)PheMADS2、PheMADS4-1和PheMADS4-2在雄蕊和雌蕊發(fā)育中表達(dá)量最高;C類(lèi)PheMADS21和D類(lèi)PheMADS3主要在雄蕊、雌蕊和幼胚中高量表達(dá);E類(lèi)PheMADS1在花芽、稃片和穎片都有表達(dá);以上結(jié)果說(shuō)明,毛竹ABCDE類(lèi)基因的表達(dá)模式與經(jīng)典花器官的ABCDE基因基本保持一致,但是具有特殊性。通過(guò)原位雜交實(shí)驗(yàn)表明,毛竹中MADS-box家族中A類(lèi)PheMADS15在生長(zhǎng)錐頂端表達(dá)量比較高;B類(lèi)PheMADS4-1主要在雄蕊中高量表達(dá);C類(lèi)PheMADS3和D類(lèi)PheMADS21在穎片、外稃、Qg稃、雄蕊和發(fā)育中的幼胚表達(dá)都有表達(dá),但是在漿片中表達(dá)極低;E類(lèi)基因PheMADS1在花芽形成期到盛花期表達(dá)量較高,而PheMADS5在盛花期和幼胚期有較高的表達(dá)量;進(jìn)一步推測(cè),毛竹ABCDE類(lèi)基因可能調(diào)控花器官的發(fā)育,適用于植物的ABCDE模型。MADS-box家族分析和原位雜交實(shí)驗(yàn)表明,PheMADS15基因在花芽形成期起著非常重要的作用。亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明,PheMADS15定位于核內(nèi),是典型轉(zhuǎn)錄因子的特征,轉(zhuǎn)錄激活實(shí)驗(yàn)表明PheMADS15具有轉(zhuǎn)錄激活活性。將PheMADS15在擬南芥中進(jìn)行過(guò)表達(dá),發(fā)現(xiàn)擬南芥有提前開(kāi)花現(xiàn)象,與野生擬南芥相比,轉(zhuǎn)基因株系中SOC1和LFY表達(dá)量明顯上升,TFL1表達(dá)量下降,說(shuō)明PheMADS15可能通過(guò)調(diào)控SOC1、LFY和TFL1的表達(dá)來(lái)調(diào)控開(kāi)花。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S795.7

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張遠(yuǎn)森;秦曉萌;嚴(yán)金平;張昆林;楊恩;;香蕉MADS-Box基因家族的生物信息學(xué)分析[J];植物生理學(xué)報(bào);2013年10期

2 段遠(yuǎn)霖,李維明,吳為人,劉華清;植物MADS-box基因的研究進(jìn)展[J];福建農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2003年01期

3 胡麗芳,金志強(qiáng),徐碧玉;MADS-box基因在果實(shí)發(fā)育、成熟過(guò)程中的作用[J];分子植物育種;2005年03期

4 賈紅武,羅達(dá),叢斌,高之楨,邵堅(jiān)寅,曹凱鳴,孫崇榮;一個(gè)新的水稻MADS-box基因的克隆及表達(dá)分析[J];植物學(xué)報(bào);2000年05期

5 馬輝;張智俊;羅淑萍;;植物MADS-box基因研究進(jìn)展[J];生物技術(shù)通報(bào);2006年06期

6 張君誠(chéng);宋育紅;陳夜江;張新文;張杭穎;;MADS-box基因在植物胚珠發(fā)育中的作用[J];種子;2008年05期

7 陳翠翠;馬元武;馮永君;吳存祥;;MADS-box家族蛋白在植物開(kāi)花、結(jié)實(shí)及根瘤形成中的多功能調(diào)節(jié)作用[J];華北農(nóng)學(xué)報(bào);2008年S2期

8 吳東;喻樹(shù)迅;范術(shù)麗;宋美珍;王力娜;;棉花MADS-box蛋白基因(GhMADS-13)的克隆和表達(dá)分析[J];基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué);2009年02期

9 李元元;王魯;蘇振剛;王元英;;MADS-box基因控制植物成花的分子機(jī)理[J];基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué);2010年06期

10 陳銳,高之楨,詹樹(shù)萱,孫崇榮,曹凱鳴;2個(gè)水稻花發(fā)育相關(guān)MADS-box基因的全序列cDNA克隆及結(jié)構(gòu)分析[J];復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 高之楨;陳銳;詹樹(shù)萱;孫崇榮;曹凱鳴;;水稻中一個(gè)與花發(fā)育相關(guān)的MADS-box基因的表達(dá)檢測(cè)[A];中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)會(huì)第八屆會(huì)員代表大會(huì)暨全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2001年

2 梁允寬;李全梓;張憲省;白書(shū)農(nóng);許智宏;;黃瓜中胚珠特異性MADS-box基因的克隆[A];全國(guó)植物分子生物學(xué)與生物技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2000年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 程占超;毛竹MADS-box基因的鑒定及其在花器官發(fā)育中的功能[D];中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院;2016年

2 趙素珍;MADS-box基因在單子葉植物花發(fā)育中的功能研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（植物研究所）;2005年

3 郭濱;蝴蝶蘭花發(fā)育相關(guān)B類(lèi)MADS-box基因的克隆與鑒定[D];復(fù)旦大學(xué);2006年

4 孫迎坤;山茶花MADS-box家族A類(lèi)和C類(lèi)基因克隆及功能分析[D];中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院;2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鐘軍s，

本文編號(hào)：1316047