本文選題：SWEET　切入點：基因家族　出處：《塔里木大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：棉花是我國重要的經(jīng)濟作物和天然纖維作物之一,棉纖維是天然紡織纖維最主要的來源,是紡織工業(yè)重要的原材料。棉花纖維含糖量是決定棉花品質(zhì)的重要因素之一。棉鈴的鈴殼和纖維主要通過碳水化合物代謝積累纖維素,光合同化產(chǎn)物主要以蔗糖的形式運輸?shù)綆炱鞴?給庫器官生長發(fā)育提供能量。SWEET是糖轉(zhuǎn)運蛋白,對糖有雙向轉(zhuǎn)運作用,并參與植物生長發(fā)育及代謝過程,具有許多重要的生理功能。本研究首先測定了棉花不同組織中可溶性總糖含量在棉鈴不同發(fā)育時期的變化情況;進一步利用二倍體棉種D基因組雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii)基因組數(shù)據(jù)對棉花SWEET基因家族進行了全基因組鑒定和分析;對選定的陸地棉GhSWEET1通過熒光定量技術研究其在不同組織中的表達模式以及對干旱和冷害脅迫的響應反應,主要研究結果如下:1、利用蒽酮比色法對陸地棉TM-1開花后5 d、10 d、15 d相同部位的棉鈴對應的纖維、棉殼、葉柄(對位葉)及對位葉進行可溶性總糖的測定。結果顯示纖維中糖含量隨時間增加呈先減少后增加的趨勢,對位葉呈先增加后減少的趨勢,而棉殼及葉柄中的糖含量均隨天數(shù)的增加而減少。2、SWEET基因與可溶性糖運輸有關,利用二倍體D組雷蒙德氏棉基因組數(shù)據(jù),對SWEET基因家族進行全基因組的鑒定與分析,結果表明:(1)雷蒙德氏棉基因組中有31個SWEET基因,分散或成簇分布在雷蒙德氏棉11條染色體上,分為三個不同功能的亞家族。(2)雷蒙德氏棉、擬南芥和水稻SWEET全長蛋白質(zhì)序列構建進化樹。所有的SWEET蛋白質(zhì)被分為四個不同的亞家族:SWEET I、SWEET II、SWEET III和SWEET IV。其中,SWEET I亞家族包含13個雷蒙德氏棉SWEET基因,7個擬南芥SWEET基因,9個水稻SWEET基因。SWEET II亞家族包含6個雷蒙德氏棉SWEET基因,3個擬南芥SWEET基因,6個水稻SWEET基因。在SWEET III亞家族中,12個SWEET基因?qū)儆诶酌傻率厦?6個屬于擬南芥,5個屬于水稻,而SWEET IV亞家族在本研究中僅有2個水稻SWEET基因。相比之下,雷蒙德氏棉中SWEET I和SWEET III兩個亞家族中SWEET基因數(shù)目都多于擬南芥和水稻。在四個不同的亞家族中,雷蒙德氏棉SWEET I和SWEET II是成員最多的亞家族。(3)對雷蒙德氏棉中31個SWEET基因進行跨膜結構域預測,結果顯示含有7個跨膜結構域的有22個,分別是Gr SWEET1、2、3、4、5、8、11、12、13、15、16、17、18、20、21、22、23、25、26、27、28、30;含有6個跨膜結構域的有7個,分別是GrSWEET9、10、14、19、24、29、31;含有8個跨膜結構域的有兩個,分別是GrSWEET6和GrSWEET7。除GrSWEET 6、7、9、19含4個內(nèi)含子外,其余27個GrSWEET均含有5個內(nèi)含子。3、根據(jù)已發(fā)表的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),選取陸地棉TM-1中GhSWEET1為目的基因。構建了35S::GhSWEET1-GFP融合表達載體,轉(zhuǎn)化煙草發(fā)現(xiàn)GhSWEET1主要存在于細胞膜中。通過熒光定量技術對GhSWEET1基因在陸地棉TM-1不同組織中的特異性表達進行分析。結果顯示,開花后5 d、10 d、15 d GhSWEET1基因在陸地棉TM-1各組織中均有表達,其中該基因的表達量在纖維和鈴殼中隨生育時間的增加而上升;在苞葉中隨生育時間增加呈“增-減-增”的變化;在葉柄中隨時間的增加而降低;在開花后5 d和10 d的對位葉中逐漸增加,在開花后15 d對位葉中表達驟減。GhSWEET1基因在陸地棉TM-1幼苗期各組織中均有表達,且有較大的差異,其中在真葉中表達量最高,子葉次之,莖位第三,根中最低。分別對陸地棉TM-1幼苗進行干旱及冷害脅迫后GhSWEEET1基因表達情況進行分析。結果表明,與對照相比,在真葉中GhSWEEET1基因受干旱誘導顯著上調(diào)表達,但在干旱處理的不同時期該基因的表達呈“增-減-增”的趨勢;在根中,與對照相比,GhSWEEET1基因受干旱誘導顯著下調(diào)表達,但在處理的不同時期呈“減-增-減”趨勢;在冷害脅迫下,與對照相比,GhSWEEET1基因在冷處理后3 h和6 h在棉花真葉中顯著下調(diào)表達,在處理后9 h和12 h顯著上調(diào)表達,在冷害處理的不同時間總體呈“減-增-減”變化。本研究通過對陸地棉TM-1棉鈴對應各器官可溶性總糖含量的測定,以及對陸地棉TM-1棉鈴對應各組織和幼苗GhSWEEET1的表達模式分析,表明該基因可以通過調(diào)節(jié)糖的運輸來調(diào)控棉花的生長發(fā)育;干旱和冷害脅迫后的表達差異分析表明,該基因可能通過調(diào)節(jié)各組織中糖的濃度來調(diào)控棉花對干旱和冷害的抗性;利用亞細胞定位,表明該基因主要存在于細胞膜上;通過對雷蒙德氏棉SWEET基因家族的鑒定及進化分析,為進一步研究糖轉(zhuǎn)運蛋白SWEET在棉花生長發(fā)育中的作用機制奠定了基礎。
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【學位授予單位】：塔里木大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S562

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2 牛艷梅;沈文濤;周鵬;;Expansin超級家族的進化與命名[J];廣東農(nóng)業(yè)科學;2007年08期

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本文編號：1610704