大豆GmZTL基因的功能研究

论文摘要

植物感受外界光信号的变化,并改变体内一些重要基因的表达,从而导致生长发育的变化。这种信号传导系统包括光信号输入途径,生物钟振荡器系统和信号输出系统三部分。ZTL蛋白既是蓝光受体,又影响生物钟蛋白的稳定性,调节生物钟的功能和正常运转。本研究以对拟南芥基因AtZTL功能较详细的研究为基础,以拟南芥为研究材料,以大豆基因GmZTL为研究对象,应用一定技术分析研究GmZTL蛋白在调控生物振荡器和信号输出路径及光周期影响开花途径中的生物学功能。通过生物信息学分析发现,GmZTL和AtZTL的同源性高达85.9%,但是GmZTL蛋白还含有一个WD、两个F-Box、一个Radical SAM、一个PPR重复区域,这些功能区域在AtZTL中是没有的。以拟南芥为材料分别过表达GmZTL、GFP:GmZTL和GmZTL:GFP等基因,发现这些过表达植株的表现型与AtZTL过表达植株的表现型十分类似:（1）GmZTL过表达植株在长日下和野生型相比表现出晚开花,但是在短日下,部分GmZTL过表达植株又表现出和野生型相比晚花的表现型;（2）GFP:GmZTL和GmZTL:GFP过表达植株表现出和GmZTL过表达植株相类似的表现型;（3）GmZTL过表达植株在红光下表现出下胚轴伸长,但在蓝光下的表现型与野生型一致;（4）GmZTL mRNA的表达无论在长日还是在短日下都没有生物节律的变化;（5）GmZTL在上胚轴、单叶、第三复叶、花和荚中的表达水平很高,为组成型表达。结果表明,大豆GmZTL可能具有拟南芥ZTL类似的功能,但还具有拟南芥ZTL所不具备的新功能,是生物钟的调节元件之一。本研究结果为开花分子机理的深入研究和生产应用奠定了重要基础。

论文目录

• 目录
• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一部分 文献综述
• 1.1 植物的生物钟系统
• 1.1.1 拟南芥的外界信号输入途径
• 1.1.2 信号输入途径的控制系统
• 1.1.3 中央振荡器系统
• 1.1.4 整合信号输出系统
• 1.1.5 ZTL家族在生物钟系统中的作用
• 1.2 研究大豆基因GmZTL的意义
• 第二部分 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 菌株材料及载体
• 2.1.3 试剂及仪器设备
• 2.2 常用培养基和溶液的配制
• 2.3 基本实验方法
• 2.3.1 核酸的提取
• 2.3.2 质粒的酶切与连接
• 2.3.3 电泳和DNA片段回收纯化
• 2.3.4 PCR技术
• 2.3.5 感受态的制备和转化宿主菌
• 2.3.6 表达载体的构建
• 2.3.7 外源蛋白在原核细胞中的诱导表达
• 2.3.8 Western blotting
• 2.3.9 原核表达蛋白质的纯化
• 2.3.10 拟南芥种子的灭菌处理
• 2.3.11 拟南芥的蘸花转化
• 第三部分 结果
• 3.1 GmZTL蛋白的序列分析
• 3.2 载体的构建
• 3.3 拟南芥转化植株的获得
• 3.4 GmZTL mRNA在大豆中表达的情况
• 3.5 GmZTL在大豆不同组织及不同发育时期的表达情况
• 3.6 蓝红光处理下GmZTL-OX植株的下胚轴长度
• 3.7 GmZTL和AtTOC1特异蛋白片断的原核表达及表达蛋白的纯化
• 3.8 GmZTL基因组DNA的克隆及结构分析
• 第四部分 讨论
• 4.1 GmZTL在拟南芥中表现出和AtZTL相似的功能
• 4.2 GmZTL过表达植株对红光不敏感
• 4.3 GmZTL在大豆中的表达情况
• 第五部分 结论
• 5.1 大豆GmZTL与拟南芥ZTL高度保守
• 5.2 过表达大豆GmZTL导致拟南芥晚花
• 5.3 过表达大豆GmZTL的拟南芥植株对红光敏感
• 5.4 大豆GmZTL的表达模式
• 5.5 大豆GmZTL和拟南芥TOC1抗体制备
• 第六部分 致谢
• 第七部分 参考文献
• 附录
• 缩略词表
• 图版