本文關鍵詞：蒺藜苜蓿有性生殖器官特異表達基因分析及紫花苜蓿MsGME基因的功能鑒定

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【摘要】：花和種子是蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)兩個重要的有性生殖器官。花器官特異表達基因和種子特異表達基因在蒺藜苜蓿有性生殖過程中分別扮演著重要角色。分別篩選蒺藜苜蓿的花器官和種子特異表達基因,尋找這類基因在其他模式植物中的直系同源基因,并將其表達模式在不同植物間進行比較,有利于深入的理解這類基因在蒺藜苜蓿有性生殖過程中的功能。在研究中發(fā)現(xiàn),蒺藜苜蓿中紫花苜蓿(M sativa) MsGME的直系同源基因在果莢和種子中的表達較高,因此我們克隆了MsGME基因的全長cDNA序列,并將其轉入擬南芥(Arabidopsis thaliana)中,最終得到抗逆性良好的轉基因擬南芥植株。主要研究內(nèi)容如下：1.篩選得到97個蒺藜苜�；ㄆ鞴偬禺惐磉_基因,通過與其他植物中同源基因的比較發(fā)現(xiàn),同源基因在不同植物花器官中的表達模式和功能不完全相同。進一步分析發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生這種現(xiàn)象的重要原因是啟動子中效應元件具有不同的特性。2.篩選得到605個蒺藜苜蓿種子特異表達基因,通過對4個物種種子特異表達基因及其同源基因的表達模式分析證明了進化關系較近的物種間同源基因的表達模式變異較小,而進化關系遠的物種間其同源基因的表達模式變異較大。3.克隆獲得MsGME基因cDNA的全長序列,該基因包含一個1146 bp的開放閱讀框,編碼381個氨基酸,種子和果莢中表達量較高。4.表達模式分析發(fā)現(xiàn),MsGME基因受到鹽、干旱和酸等條件誘導其表達量會提高。5.成功將紫花苜蓿MsGME基因轉入擬南芥中,提高了轉基因植株中的抗壞血酸含量,增強了轉基因植株抵御非生物脅迫的能力。
【關鍵詞】：蒺藜苜蓿 紫花苜蓿 花器官 種子 特異表達基因
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S541;Q943.2
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 前言10-11
• 第二章 文獻綜述11-20
• 2.1 蒺藜苜蓿有性生殖器官及基因組研究11
• 2.1.1 蒺藜苜�；ㄆ鞴俸头N子形態(tài)結構11
• 2.1.2 蒺藜苜�；蚪M研究進展11
• 2.2 花器官起源及特異表達基因11-13
• 2.2.1 花器官起源11-12
• 2.2.2 花器官特異表達基因12-13
• 2.3 種子特異表達基因及啟動子13-14
• 2.3.1 種子特異表達基因13
• 2.3.2 種子特異啟動子13-14
• 2.4 花器官和種子同源基因功能研究14-15
• 2.4.1 花器官特異表達基因同源基因14
• 2.4.2 種子特異表達基因同源基因14-15
• 2.5 植物對非生物脅迫的響應機制15-16
• 2.5.1 植物抗氧化系統(tǒng)對脅迫的響應機制15
• 2.5.2 植物滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)對脅迫的響應機制15-16
• 2.6 紫花苜蓿響應脅迫的機制16-18
• 2.6.1 紫花苜蓿耐鹽性研究16-17
• 2.6.2 紫花苜�？购敌匝芯�17
• 2.6.3 紫花苜蓿耐酸性研究17-18
• 2.7 抗壞血酸的功能及合成途徑18-20
• 2.7.1 抗壞血酸抗氧化能力研究18
• 2.7.2 抗壞血酸生物合成途徑18-20
• 第三章 蒺藜苜蓿花器官特異表達基因分析20-32
• 3.1 材料方法20-22
• 3.1.1 相關數(shù)據(jù)庫20
• 3.1.2 蒺藜苜�；ㄆ鞴偬禺惐磉_基因的篩選20-21
• 3.1.3 其他植物中直系同源基因的篩選和表達分析21
• 3.1.4 Medtr5g021270和Medtr1g110460的直系同源基因的表達分析21
• 3.1.5 蒺藜苜�；ㄆ鞴偬禺惐磉_基因的啟動子分析21
• 3.1.6 蒺藜苜�；ㄆ鞴偬禺惐磉_基因染色體定位21-22
• 3.2 結果分析22-30
• 3.2.1 Medtr5g021270基因不同部位表達量分析22
• 3.2.2 蒺藜苜�；ㄆ鞴偬禺惐磉_基因的篩選22
• 3.2.3 其他植物中直系同源基因的鑒定22-26
• 3.2.4 蒺藜苜蓿等5種植物相關基因的表達分析26-28
• 3.2.5 Medtr5g021270和Medtr1g110460直系同源基因的表達分析28-29
• 3.2.6 蒺藜苜蓿等5種植物直系同源基因的啟動子分析29
• 3.2.7 蒺藜苜�；ㄆ鞴偬禺惐磉_基因的染色體物理定位29-30
• 3.3 討論30-32
• 第四章 蒺藜苜蓿種子特異表達基因分析32-49
• 4.1 材料方法32-33
• 4.1.1 基因組數(shù)據(jù)采集32
• 4.1.2 不同物種各器官發(fā)育時期和基因表達量的選取32
• 4.1.3 種子特異表達基因的篩選32-33
• 4.1.4 種子特異表達基因同源基因的篩選及表達模式分析33
• 4.1.5 種子特異表達基因及其同源基因的啟動子分析33
• 4.2 結果分析33-45
• 4.2.1 蒺藜苜蓿、大豆、擬南芥和水稻種子特異表達基因33-34
• 4.2.2 蒺藜苜蓿種子特異表達基因的同源基因34
• 4.2.3 大豆種子特異表達基因的同源基因34
• 4.2.4 擬南芥種子特異表達基因的同源基因34-35
• 4.2.5 水稻種子特異表達基因的同源基因35
• 4.2.6 蒺藜苜蓿同源基因中種子特異表達基因35
• 4.2.7 大豆同源基因中種子特異表達基因35
• 4.2.8 擬南芥同源基因中種子特異表達基因35-36
• 4.2.9 水稻同源基因中種子特異表達基因36-40
• 4.2.10 蒺藜苜蓿種子特異表達基因及其同源基因表達模式分析40-41
• 4.2.11 大豆種子特異表達基因及其同源基因表達模式分析41
• 4.2.12 擬南芥種子特異表達基因及其同源基因表達模式分析41-42
• 4.2.13 水稻種子特異表達基因及其同源基因表達模式分析42
• 4.2.14 不同表達模式4組同源基因比較分析42-43
• 4.2.15 種子特異表達基因及其同源基因中順式作用元件的功能分析43-45
• 4.3 討論45-49
• 第五章 紫花苜蓿MsGME基因克隆及功能分析49-70
• 5.1 材料方法49-56
• 5.1.1 紫花苜蓿植物材料種植49
• 5.1.2 紫花苜蓿幼苗非生物脅迫處理49
• 5.1.3 紫花苜�？俁NA提取49-50
• 5.1.4 紫花苜蓿cDNA第一鏈的合成50
• 5.1.5 紫花苜蓿MsGME基因同源克隆及生物信息學分析50-52
• 5.1.6 脅迫后紫花苜蓿中MsGME表達量分析52-53
• 5.1.7 pMyc-35S：：MsGME表達載體的構建53
• 5.1.8 擬南芥植物材料培養(yǎng)53
• 5.1.9 轉MsGME基因的擬南芥GME/gme突變體果莢發(fā)育形態(tài)學觀察53
• 5.1.10 轉基因擬南芥植株篩選53-54
• 5.1.11 轉基因擬南芥植株中MsGME基因表達量分析54
• 5.1.12 擬南芥植株非生物脅迫處理54
• 5.1.13 擬南芥GMP、GP和GGP基因表達量分析54-55
• 5.1.14 擬南芥抗壞血酸含量測定55
• 5.1.15 擬南芥丙二醛(MDA)含量測定55
• 5.1.16 擬南芥葉片相對膜透性(RMP)的測定55
• 5.1.17 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析55-56
• 5.2 結果分析56-68
• 5.2.1 MsGME基因全長cDNA序列分析56
• 5.2.2 紫花苜蓿中MsGME基因不同部位表達量分析56-59
• 5.2.3 脅迫條件下MsGME在紫花苜蓿幼苗中表達模式59
• 5.2.4 pMyc-35S：：MsGME表達載體酶切驗證59-60
• 5.2.5 轉MsGME基因的擬南芥GME/gme突變體果莢形態(tài)60-61
• 5.2.6 轉基因擬南芥植株鑒定61-62
• 5.2.7 擬南芥轉基因植株中GME上下游基因表達模式分析62
• 5.2.8 超表達MsGME基因提高擬南芥轉基因植株中抗壞血酸的含量62-63
• 5.2.9 超表達MsGME基因提高轉基因擬南芥耐鹽性63-65
• 5.2.10 超表達MsGME基因提高轉基因擬南芥耐旱和耐酸性65-66
• 5.2.11 脅迫條件下轉基因擬南芥體內(nèi)丙二醛含量變化66-67
• 5.2.12 脅迫條件下轉基因擬南芥相對膜透性67-68
• 5.3 討論68-70
• 第六章 結論70-71
• 參考文獻71-81
• 英文縮略詞對照表81-82
• 在學期間的研究成果82-83
• 致謝83

【參考文獻】

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本文編號：585783