本文關(guān)鍵詞：小麥春化基因模型建立與非線性研究分析

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【摘要】：小麥(Triticum aestivum.L)屬于禾本科小麥屬糧食作物,其生長(zhǎng)過(guò)程中必須經(jīng)過(guò)一段低溫處理才能促進(jìn)花芽形成和花器官的發(fā)育,這個(gè)過(guò)程被稱作春化。小麥作為全世界廣泛種植的糧食作物其產(chǎn)量與小麥春化息息相關(guān),所以小麥的春化作用一直是育種工作者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著生物科學(xué)研究方法的不斷改進(jìn),對(duì)于小麥春化作用的認(rèn)識(shí)也不斷地深入。小麥春化是植物體多基因、多因素共同作用的一個(gè)復(fù)雜的生理過(guò)程。目前對(duì)于春化作用機(jī)制的研究主要是探究各個(gè)基因與影響因素的相互作用,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來(lái)分析春化機(jī)制。春化過(guò)程中各種影響因素在基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)聯(lián)效應(yīng)不是簡(jiǎn)單的相加,那么就不能用線性的分析方法來(lái)進(jìn)行研究。為了反映網(wǎng)絡(luò)中的各因素的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響,需要建立非線性模型來(lái)研究分析。利用非線性動(dòng)力學(xué)模型來(lái)研究生物現(xiàn)象已經(jīng)在很多生物學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用,例如Logistic模型來(lái)研究種群增長(zhǎng)規(guī)律；P53-Mdm2模型來(lái)研究P53信號(hào)通路與腫瘤或者響應(yīng)DNA損傷的關(guān)系等。本次研究通過(guò)對(duì)調(diào)控春化作用的兩個(gè)主要基因：VRN1(VERNALIZATION1)和VRN2 (VERNALIZATION2)的互作方式的分析,發(fā)現(xiàn)其互作模式反饋回路與P53-Mdm2調(diào)控模型和Hes1模型極為相似,因此在此類模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合非線性模型中的變量分析方法、公式表達(dá)方法以及小麥春化研究實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象建立春化基因的非線性模型,最后使用Matlab2013a進(jìn)行結(jié)果模擬。模擬結(jié)果表明此次研究建立的模型可以表達(dá)春化過(guò)程中VRN1和VRN2的表達(dá)量隨時(shí)間的變化情況與趨勢(shì),兩類基因?qū)Υ夯饔谜{(diào)控時(shí)的互作模式與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相符合。此外還發(fā)現(xiàn)VRN1和VRN2的生成率和降解率對(duì)春化作用都有重要的影響。對(duì)VRN1的降解率加入干擾后會(huì)對(duì)模型造成較大的影響,所以一旦增大VRN1降解率,會(huì)影響到春化結(jié)束后VRN1的表達(dá)量,對(duì)開(kāi)花造成影響；VRN2的生成率對(duì)模型穩(wěn)定性不會(huì)有太大影響,說(shuō)明VRN2對(duì)后期春化作用的影響已明顯減弱；但是VRN2的降解率對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定至關(guān)重要,它在很大程度上影響VRN1-VRN2的表達(dá),通過(guò)提高VRN2的降解率可以縮短VRN2的降解時(shí)間,使VRN1的表達(dá)量盡快滿足促進(jìn)開(kāi)花的條件,這對(duì)于北方優(yōu)質(zhì)小麥向較為溫暖地區(qū)引種工作是有意義的。在評(píng)價(jià)基因、mRNA、蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性時(shí)一般只考察相關(guān)降解率的大小,對(duì)于生成率的關(guān)注較少。此次研究中調(diào)控VRN1、VRN2的生成率和降解率的數(shù)值,圖形產(chǎn)生的變化證明實(shí)際生長(zhǎng)狀況下兩者對(duì)春化作用都有重要的影響,由此可以說(shuō)明生成率也是評(píng)價(jià)基因、mRNA、蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo),應(yīng)該加以重視。建立的動(dòng)力學(xué)模型為春化機(jī)制的理論研究提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：小麥 春化 VRN1-VRN2 非線性方程
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S512.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 1 文獻(xiàn)綜述9-23
• 1.1 春化對(duì)于冬性植物的重要性10
• 1.2 春化相關(guān)的重要基因10-12
• 1.2.1 小麥春化相關(guān)的重要基因VRN110-11
• 1.2.2 小麥春化相關(guān)的重要基因VRN211
• 1.2.3 小麥春化相關(guān)的重要基因VRN311
• 1.2.4 擬南芥春化相關(guān)基因FLC、FRI11-12
• 1.3 春化相關(guān)基因網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究模式12-14
• 1.4 模型中相關(guān)因素的篩選14-17
• 1.5 生命科學(xué)中的非線性模型17-23
• 1.5.1 線性與非線性的區(qū)別17
• 1.5.2 非線性建模研究的優(yōu)勢(shì)17-18
• 1.5.3 赤潮藻類非線性動(dòng)力學(xué)模型18-19
• 1.5.4 農(nóng)作物生長(zhǎng)物候模型19-20
• 1.5.5 P53-Mdm2基因反饋模型20-22
• 1.5.6 Hes1基因調(diào)控模型22-23
• 2 研究的目的及意義23-24
• 3 模型建立24-29
• 3.1 蛋白質(zhì)合成與降解24-26
• 3.2 非線性模型建立的一般過(guò)程26
• 3.3 春化基因調(diào)控回路26-27
• 3.4 春化基因VRN1-VRN2模型27-29
• 4 結(jié)果29-35
• 4.1 確定模型參數(shù)29-30
• 4.2 模型模擬30-31
• 4.3 參數(shù)干擾條件下模型圖像的變化31-34
• 4.4 平衡點(diǎn)的計(jì)算34-35
• 5 討論35-38
• 5.1 各個(gè)參數(shù)對(duì)模型穩(wěn)定性的影響35-37
• 5.2 模型平衡點(diǎn)的分析37-38
• 6 結(jié)論38-39
• 7 展望39-40
• 參考文獻(xiàn)40-47
• 致謝47

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本文編號(hào)：725985