论文题目: 车前科和苦苣苔科一些典型类群花对称性基因的进化发育生物学研究——兼论地黄属和崖白菜属的系统位置
论文类型: 博士论文
论文专业: 植物学
作者: 王磊
导师: 王印政,王文采
关键词: 进化发育生物学,花对称性基因,车前科,苦苣苔科,地黄属,非洲紫罗兰属,崖白菜属
文献来源: 中国科学院研究生院（植物研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 在模式植物金鱼草中的花对称性分子发育与遗传学研究揭示出相关调控基因在花对称性形成过程中的功能和表达式样及其相互作用机制,但被子植物中花对称性的繁杂多样远非模式植物的表达模式所能概括。因此,我们选择车前科和苦苣苔科中与金鱼草较近缘的典型类群地黄属和非洲紫罗兰属作为研究对象,针对它们在花对称性形成方面区别于金鱼草的不同式样,开展这些类群中花对称性主控基因CYCLOIDEA(CYC)类基因的进化发育生物学研究。该研究旨在探讨CYC类基因的功能和表达式样的变化在进化上的内在联系。地黄花对称性基因的进化发育研究结果显示,地黄中CYC类基因RgCYC的表达模式与CYC基因在金鱼草中和McCYC基因在Mohavea中的表达模式存在明显的差异。首先, RgCYC基因在近轴雄蕊预期发生位置表皮细胞下的强烈表达与地黄近轴雄蕊的缺失密切相关。转录因子中的氨基酸替代所导致蛋白质功能的改变使RgCYC基因对细胞周期基因cyclin D3b抑制作用的增强可能是地黄中近轴雄蕊原基发生过程被彻底阻断的主要原因。由此看来,CYC类基因的作用不仅导致近轴花器官生长缓慢或退化,而且可能与自然类群中花近轴器官丢失的现象有关。其次,同McCYC基因在Mohavea中的表达模式相似,RgCYC基因的表达也从近轴雄蕊延伸到了两侧雄蕊,但是并没有强烈地抑制两侧雄蕊的发育,仅仅使得两侧雄蕊短于远轴雄蕊从而在地黄中形成二强雄蕊。这一现象可能是由于RgCYC基因的表达与McCYC基因的表达在时间和空间上的差异所造成的,并显示地黄中二强雄蕊的形成机制和金鱼草完全不同。第三,RgCYC基因在近轴花冠裂片的表达没有象CYC在金鱼草中一样明显促进它们的生长。此外,近轴花冠裂片明显的自身对称性显示在地黄中RgCYC基因在两侧对称性形成方面可能单独对近轴花器官进行调控。地黄中RgCYC基因的表达模式反映了广义唇形目中从五数花到四数花进化过程的一种新的进化机制。两侧对称花向次生辐射对称花的反演进化机制在花对称性进化发育研究中倍受关注。我们在苦苣苔科中选择非洲紫罗兰栽培品种作为研究材料,通过mTAIL-PCR分别在两侧对称花和辐射对称花的栽培品种中分离出了包含完整的ORF的CYC类基因:SiCYC1A和SiCYC1B。这两个基因的完整序列在DNA水
论文目录:
中文摘要
英文摘要
第一章 花对称性与 CYC 类基因的研究进展及其在进化发育生物学研究中的若干问题
1. 花对称性的概念
2. 花对称性在模式植物中的研究历史与现代分子遗传学研究
3. CYC 类基因在被子植物中的研究进展
3.1 CYC 类基因功能和表达模式的比较研究
3.2 CYC 类基因的系统发育与分子进化研究
4. 花对称性与 CYC 类基因在进化发育生物学研究中的若干问题
第二章 花对称性基因 CYC 类基因进化发育生物学研究
第一节 花对称性基因RgCYC 在地黄花器官中的表达模式研究
1. 概述
2. 材料和方法
2.1 总DNA 的提取
2.2 PCR 扩增以及产物纯化
2.3 克隆
2.4 测序
2.5 原位杂交操作流程
2.6 mRNA 的提取
2.7 组织特异性RT-PCR
2.8 花部器官解剖以及扫描电镜
2.9 DNA 以及蛋白质序列分析
3. 实验结果
3.1 地黄花形态特征
3.2 RgCYC 基因的DNA 以及蛋白质序列分析
3.3 地黄花第二、三轮RgCYC 基因的表达
3.4 组织特异的RT-PCR
4. 讨论
4.1 地黄中 RgCYC 基因在近轴区域的表达与近轴雄蕊丢失的关系
4.2 RgCYC 基因在两侧雄蕊的表达以及功能分析
4.3 RgCYC 基因在近轴花冠裂片的表达以及功能分析
4.4 总结
图版说明
第二节 在非洲紫罗兰两侧与辐射对称栽培种中两个CYC-like 基因完整基因的分离与功能分析
1. 概述
2. 材料和方法
2.1 总DNA 提取与70965iCYC 序列扩增
2.2 Modified TAIL-PCR 流程
2.3 S. ionantha 两侧与辐射对称栽培种中完整SiCYC 基因的分离
3. 实验结果与讨论
3.1 花形态特征
3.2 两个SiCYC 基因DNA 和对应蛋白质序列的分析
3.3 导致非洲紫罗兰栽培种从两侧到辐射的形态变化原因的分析
3.4 关于改良TAIL-PCR的方法
第三章 地黄属和崖白菜属的系统位置研究
第一节 地黄属和崖白菜属的分类历史和需要解决的问题
第二节 崖白菜属形态学以及花部器官发生研究
1. 概述
2. 材料和方法
3. 实验结果
3.1 花形态学描述
3.2 花部器官发生及发育过程
4. 讨论
4.1 花序
4.2 花萼
4.3 花冠与雄蕊
4.4 雌蕊
图版说明
第三节 地黄属与崖白菜属分子系统学初步研究
1. 概述
2. 材料和方法
2.1 实验材料
2.2 ITS 扩增与测序
2.3 trnL-F 扩增与测序
2.4 序列分析
3. 实验结果
4. 讨论
参考文献
发表以及待发表文章目录
致谢
附录
1. 常用试剂配方
2. 发表基因的注册号及序列
发布时间: 2006-04-30
参考文献
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