小麦成熟胚脱分化过程中转录因子家族及其靶基因的表达谱分析

论文摘要

为研究小麦成熟胚脱分化的分子机理,本研究以豫麦18为材料,利用Affymetrix wheat GeneChip?基因芯片技术在转录水平上研究了转录因子及其靶基因在小麦成熟胚脱分化中的表达变化。以小麦成熟胚脱分化起始0点为对照,研究了在2,4-D分别诱导0、2、6、12、24和72h时这些基因的表达变化,将那些与0点比值大于2或小于0.5,即表达变化两倍以上的基因视为有意义的差异表达基因。结果表明,在含有61127个探针组,代表了55085个基因的小麦基因组表达谱上,发生有意义表达变化的基因共约有15000个。在这些有意义变化的基因中着重对有意义变化的转录因子及其靶基因作了深入分析。共检测到42类转录因子家族,初步确认有425个相关基因在脱分化过程中发挥作用,其中上调表达的转录因子有139个;下调表达的转录因子有232个;上下调表达的转录因子有54个。对这42类转录因子家族中的3类转录因子家族及其靶基因又做了进一步的分析。结果如下:（1） MYB家族转录因子及其靶基因本文研究了12个MYB家族转录因子及它们调控的27个下游基因。根据它们在芯片上的总体表达情况可知,MYBST1负调控Lhcb5,在小麦成熟胚脱分化信号响应期起作用;MYB4-like通过负调控4cl1和C4h在小麦成熟胚脱分化信号传导期起主要作用;MYB2通过负调控Adh1和Rd22在小麦成熟胚脱分化信号响应期和愈伤组织形成期发挥作用。（2） AP2EREBP家族转录因子及其靶基因AP2亚族中的BBM和ANT基因可以维持细胞分生能力并调节细胞增殖、器官生长和愈伤组织形成。在小麦基因芯片上没有找到直接描述为这两个基因的相关基因,但描述为AP2亚族转录因子的基因有10个。根据小麦成熟胚脱分化时期划分的生理生化特点可知,24h之后为愈伤组织形成主要时期。在芯片上从24h开始大量表达上调的基因有3个,它们分别是gb:BJ277744、gb:CA651253和gb:CK200155。根据它们的表达情况可知,gb:CK200155基因有可能是BBM和ANT基因的同源基因,其在小麦成熟胚脱分化的愈伤组织形成期上调表达幅度达对照的79倍,其在愈伤组织形成期的作用有待进一步利用基因敲除或RNA干扰等方法做功能验证。（3） MADS家族转录因子及其靶基因本文研究了小麦脱分化中的32个MADS家族转录因子及其2个靶基因。根据它们在小麦基因芯片中的表达情况可知,它们主要在脱分化信号传导期和愈伤组织形成期起一定的作用。有关它们详细的功能还有待进一步的研究。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 细胞脱分化研究简史
• 1.1.1 细胞全能性
• 1.1.2 脱分化过程中生理活动和细胞结构变化
• 1.1.3 细胞脱分化的调控机理
• 1.1.3.1 细胞周期调控
• 1.1.3.2 激素调控
• 1.1.4 脱分化研究目的意义
• 1.1.5 愈伤组织形成时期的划分及各个时期的特点
• 1.1.6 脱分化研究存在问题
• 1.1.7 脱分化产生的条件
• 1.1.8 愈伤组织和脱分化的关系
• 1.2 小麦胚脱分化研究进展
• 1.2.1 小麦胚的脱分化过程
• 1.2.2 小麦成熟胚脱分化研究意义
• 1.3 植物转录因子研究进展
• 1.3.1 植物转录因子的基本概念
• 1.3.2 植物转录因子与植物的生长发育和形态建成
• 1.4 基因芯片技术
• 1.4.1 基因芯片技术概述
• 1.4.2 基因芯片的分类
• 1.4.3 基因芯片系统构成
• 1.4.4 基因芯片技术的应用
• 1.4.4.1 测序
• 1.4.4.2 基因差异表达分析
• 1.4.4.3 基因诊断与基因药物的设计
• 1.4.4.4 药物筛选和指导合理用药
• 1.4.5 基因芯片的优缺点
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 材料
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 实验主要仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 材料处理
• 3.2.2 Affymetrix 表达谱芯片实验操作
• 3.2.2.1 RNA 的提取
• 3.2.2.2 RNA 的纯化
• 3.2.2.3 cDNA、cRNA 的合成与纯化
• 3.2.2.4 cRNA 片断化
• 3.2.2.5 芯片杂交
• 3.2.2.6 芯片检测参数的获取
• 3.2.2.7 数据分析与聚类分析
• 3.2.2.8 差异表达基因的注解及分类
• 3.2.3 RT-PCR 扩增及琼脂糖凝胶电泳检测
• 4 结果与分析
• 4.1 转录因子家族在小麦成熟胚脱分化过程中的表达分析
• 4.2 MYB 家族转录因子及其靶基因的表达变化
• 4.2.1 MYB 家族转录因子在脱分化过程中的表达变化
• 4.2.2 靶基因在脱分化过程中的表达变化
• 4.3 AP2/EREBP 家族转录因子及其靶基因在脱分化过程中的表达变化
• 4.3.1 AP2/EREBP 家族转录因子在脱分化过程中的表达变化
• 4.3.2 靶基因在脱分化过程中的表达变化
• 4.4 MADS 家族转录因子及其靶基因在脱分化过程中的表达变化
• 4.4.1 MADS 家族转录因子在脱分化过程中的表达变化
• 4.4.2 靶基因在脱分化过程中的表达变化
• 4.5 RT-PCR 检测转录因子家族及其靶基因芯片数据的可靠性
• 5 结论与讨论
• 5.1 转录因子家族及其靶基因在小麦成熟胚脱分化过程中的表达
• 5.2 MYB 家族转录因子及其靶基因与小麦成熟胚脱分化关系
• EREBP 家族转录因子及其靶基因与小麦成熟胚脱分化关系'>5.3 AP2_EREBP 家族转录因子及其靶基因与小麦成熟胚脱分化关系
• 5.4 MADS 家族转录因子及其靶基因与小麦成熟胚脱分化关系
• 参考文献
• 英文摘要