不同倍性水稻胚乳贮藏蛋白及相关基因的表达差异研究

论文摘要

蛋白质的含量和组成是衡量稻米营养品质的重要指标。水稻种子蛋白质主要存于胚乳中,是胚乳中继淀粉之后的第二大类贮藏物质,一般占糙米干重的5-10%左右。与其二倍体水稻相比,同源四倍体水稻胚乳贮藏蛋白的含量显著增加,一般相对提高20%以上,营养品质更好。所以,对多倍体水稻胚乳贮藏蛋白及其相关基因的研究,有助于搞清多倍化对水稻贮藏蛋白基因表达的影响,从而为多倍体水稻育种和水稻蛋白质的改良提供一定的理论基础和实验依据。首先,以日本晴-2X为对照组,采用SDS-PAGE技术和BCA法,对四组同源四倍体水稻及其二倍体水稻的胚乳贮藏蛋白各组分和含量进行分析。结果显示,蛋白水平上,同源四倍体水稻的贮藏蛋白各组分分布与其二倍体水稻相一致,即趋同于二倍化；但前者的蛋白表达量要高于后者,并主要表现在谷蛋白上。其中,高结实率的PMeS品系HN2026-4X的总蛋白含量的增加尤为显著（41.16%）。其次,以植物组成型表达基因EF-1a为内部参照,以日本晴-2X为对照组,运用RT-PCR技术,对HN2026-2X、HN2026-4X、巴利拉-2X和巴利拉-4X水稻品系胚乳发育各时期的6个已知水稻胚乳贮藏蛋白编码基因GluA-2、GluA-3、GluB-1、GluB-5、Pro114、S18进行分析。结果显示,在开花后6天,二倍体水稻表达水平要高于同源四倍体水稻；在开花后9天、12天、15天和18天,两者表达水平持平；而在开花后21天,同源四倍体水稻表达水平高于二倍体水稻。高结实率的PMeS品系HN2026-4X和低结实率的多倍体水稻品系巴利拉-4X间表达水平没有显著的差异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 主要符号表
• 第一部分 文献综述
• 1.1 水稻胚乳贮藏蛋白
• 1.1.1 水稻胚乳贮藏蛋白的组成
• 1.1.2 水稻胚乳贮藏蛋白基因家族
• 1.1.3 水稻谷蛋白和醇溶蛋白基因在种子发育过程中的表达调控
• 1.1.4 水稻贮藏蛋白mRNA亚细胞定位
• 1.1.5 水稻胚乳贮藏蛋白的生物合成途径
• 1.2 多倍体水稻的研究概况
• 1.2.1 多倍体水稻的生物学和农艺学特性
• 1.2.2 多倍体水稻的生殖遗传学特性
• 1.2.3 多倍体水稻的营养品质特性
• 1.2.4 多倍体化对基因表达的影响
• 1.3 水稻胚乳贮藏蛋白研究方法
• 1.3.1 蛋白质提取的方法
• 1.3.2 十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳
• 1.3.3 蛋白质含量测定的方法
• 1.4 检测基因表达的方法
• 1.4.1 Northern印迹
• 1.4.2 RT-PCR技术
• 1.4.3 mRNA差异显示技术
• 1.4.4 cDNA-AFLP技术
• 1.4.5 DNA微阵列分析
• 1.5 本研究的目的和意义
• 第二部分 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验试剂
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 水稻胚乳的取样
• 2.2.2 RT-PCR引物的设计
• 2.2.3 RNA的分离与纯化（Trizol法）
• 2.2.4 RNA的甲醛变性凝胶电泳
• 2.2.5 紫外吸收检测RNA浓度与纯度
• 2.2.6 基因组DNA的消化
• 2.2.7 cDNA第一条链的合成
• 2.2.8 PCR扩增反应
• 2.2.9 水稻胚乳全蛋白的提取
• 2.2.10 白蛋白-球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的逐级提取
• 2.2.11 胚乳贮藏蛋白的测定
• 第三部分 结果与分析
• 3.1 不同倍性水稻胚乳贮藏蛋白的差异表达分析
• 3.1.1 水稻胚乳贮藏蛋白SDS-PAGE分析
• 3.1.2 水稻胚乳各蛋白组分含量分析
• 3.1.3 水稻胚乳贮藏蛋白的全蛋白含量分析
• 3.2 不同倍性水稻胚乳贮藏蛋白相关基因的差异表达分析
• 3.2.1 水稻胚乳总RNA的测定和质量鉴定
• 3.2.2 水稻胚乳贮藏蛋白相关基因在胚乳发育各时期的表达
• 小结
• 第四部分 讨论与展望
• 4.1 实验材料的选择
• 4.2 水稻胚乳贮藏蛋白相关基因的选择
• 4.3 多倍体化对水稻贮藏蛋白基因表达的影响
• 4.4 存在的问题与后续工作的展开
• 参考文献
• 致谢