短柄草MADS-box基因家族的生物信息学分析

论文摘要

二穗短柄草（brachypodium distachyon）与小麦、大麦和燕麦等同属于早熟禾亚科,因其具有生长周期短,基因组小等特点被认定为新型模式植物,可促进禾谷类粮食作物的结构和功能基因组学研究。MADS-box基因家族参与调节植物的许多重要生长发育过程,如花器官的形成,春化作用,营养器官的发生,种子发育及抗逆反应等。本研究以短柄草基因组中已鉴定的MADS-box基因为研究对象,对该基因家族的保守基序、系统发育和进化选择压力等进行了初步分析,并对可能参与抗逆反应的6个基因的表达特性进行了研究,为深入研究禾谷类作物的MADS基因家族的结构、功能和表达调控等提供参考数据。本研究所得的主要结果如下：1、通过相似序列的数据库搜索,鉴定了两条MADS-box家族的新候选基因。2、分析了57个MADS-box家族成员的保守基序,发现了基序1 （MADS domain）是该家族的保守基序,基序K-box具有基因亚类特异性,基序N-terminal和基序Coiled coil region+unknown没有基因亚类特性。3、对水稻和短柄草的MADS-box基因进行了系统发育分析,并将57条短柄草基因进行了分类,分别有37条、7条、6条、4条、3条基因属于MIKCC、MIKC*、Ma、Mβ和Mγ5个亚家族,并鉴定了24对直系同源基因。4、染色体定位分析发现1-5号染色体上分别有19、13、14、8和5条MADS-box基因。基因的碱基替换率分析发现大多数Ⅰ型基因在进化中所受到的选择压力较弱,大部分Ⅱ型基因所受到的选择压力较强,基因较保守。5、6条可能参与抗逆反应基因的表达特性分析发现,他们的表达具有不同的组织和发育阶段特异性,并参与了不同的非生物胁迫反应,与其在水稻和拟南芥中的直系同源基因的表达特性相似。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 短柄草的研究进展
• 1.1 短柄草的植物学特性及近缘物种间的比较
• 1.2 短柄草的细胞生物学、分子遗传和基因组学研究进展
• 2 MADS-BOX基因家族研究现状
• 2.1 MADS-BOX的起源、进化
• 2.2 MADS-BOX基因的分布及其分类
• 2.3 植物的MADS-BOX基因调控及亚家族基因功能
• 3 研究目的与意义
• 4 技术路线
• 第二章 材料与方法
• 1 试验材料
• 2 应用软件及网络资源
• 3 试验方法
• 3.1 NCBI BLAST
• 3.2 2条新基因的预测
• 3.3 基因的结构和保守基序查找与注释
• 3.4 进化树构建
• 3.5 进化选择压力分析
• 3.6 抗逆相关基因的表达特性分析
• 第三章 结果与分析
• 1 两条新的MADS候选基因的鉴定
• 2 保守基序分析
• 3 系统发育分析及基因分类
• 4 基因定位
• 5 选择压力分析
• 6 抗逆相关基因的表达特性分析
• 第四章 讨论
• 1 新基因的鉴定
• 2 短柄草MADS家族的保守基序分析和基因分类
• 3 短柄草MADS家族的进化选择压力分析
• 4 短柄草6条MADS-BOX基因在不同逆境胁迫下的表达特性
• 参考文献
• 致谢