椰子胚乳中WRI1-like类转录因子CoWRI1基因的克隆和功能初步分析

椰子胚乳中WRI1-like类转录因子CoWRI1基因的克隆和功能初步分析

论文摘要

椰子(Cocos nucofera L)是一种重要的热带种植作物,属单子叶植物棕榈科,是槟榔亚科椰属于中唯一和一个种。本研究在前期椰子胚乳全长cDNA文库构建和EST序列分析的基础上,对其中一个可能编码一种新型AP2/EREBP类转录因子的结构基因进行了序列特征、表达模式和功能的分析,研究结果如下1.利用生物信息学和方法分析发现:该基因含有一个1029bp大小的完整开放阅读框架,编码一段由342个氨基酸残基组成的多肽,其中包含了2个保守的植物所特有的AP2/ERF结构域。将其与其它含有2个AP2/ERF结构域的AP2/EREBP类转录因子进行氨基酸序列同源比对分析并构建了系统进化树,发现其与拟南芥AtWRI1和甘蓝型油菜BnWRI1的亲缘关系很近,胡将其暂命名为CoWRI1。进一步的分析,包括氨基酸序列和组成、蛋白质二级结构、三级结构以及功能结构域的生物信息学分析,结果表明:CoWRI1可能属于AP2/EREBP类转录因子下属的WRLL-Like类转录因子,与AtWRI1和BnWRI具有相似的功能,在调控种子发育过程中脂肪酸的合成和油脂的积累等方面有着重要的作用.2.为了了解CoWRI1在椰子胚乳发育过程中的动态表达情况,利用荧光定量RT-PCR对CoWRI1在椰子不同组织中的表达模式进行了分析。结果显示:CoWRI1在嫩椰肉中的表达水平相对较高,这可能与这段时期胚乳中储存性物质的积累比较活跃有关。3、利用酵母双杂交系统对CoWRI1的转录激活活性进行了验证。通过构建pGBKT7-CoWRI1表达载体,将其转入了AH109酵母细胞后用营养缺陷型培养基SD/-Ade/-His/-Trp进行筛选验证,证实了CoWRI1具有转录激活活性。4.利用酵母单杂交系统对CoWRI1的DNA结合活性进行了验证。通过查阅与拟南芥AtWRI1相关的文献,发现AtWRI1能正向调控拟南芥BCCP2基因的表达;体外的EMSA实验也表明,AtWRI1能与BCCP2基因的启动子序列发生特异性地结合。鉴于CoWRI1和AtWRI1的同源性,将拟南芥BCCP2基因580bp的启动子序列P580作为COWRI1假定的顺式作用元件,研究COWRI1与P580的相互作用。先将P580构建到含有HIS3报告基因的载体pHIS2.1上,同时构建了表达载体PGADT7AD-CoWRI1将两种重组载体共转化入Y187酵母细胞内,并在含有适当3-AT浓度的营养缺陷型培养基SD/-Trp/-leu/-His上筛选鉴定,结果表明:CoWRVI1具有DNA结合活性,能够与BCCP2基因的启动子序列特异性结合。5.为了进一步研究超表达CoWRI1在转基因植物的种子中表现出的生物学功能,构建了含有CoWRI1开放阅读框架、山(?)napin启动子控制的植物种子特异性表达达载体PCAMBIA1300S-napin-CoWRI1,为下一步的转基因研究奠定了基础。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 前言
  • 1 转录因子
  • 1.1 转录因子的调控机制
  • 1.2 转录因子的功能
  • 1.3 转录因子的分类
  • 2 植物转录因子
  • 2.1 DNA结合结构域
  • 2.2 转录调控结构域
  • 2.3 核定位信号区
  • 2.4 寡聚化位点
  • 3 植物转因子的研究方法
  • 3.1 凝胶迁移率改变实验
  • 3.2 足迹法
  • 3.3 瞬时表达分析
  • 3.4 功能突变分析
  • 4 AP2/EREBP类转录因子
  • 4.1 AP2亚家族转录因子
  • 4.2 WRI1-like类转录因子
  • 5 本研究的目的和内容
  • 5.1 研究的目的和意义
  • 5.2 研究的主要内容
  • 第二章 椰子CoWRI1基因的生物信息学分析
  • 1 材料和方法
  • 1.1 材料
  • 1.2 工具
  • 1.3 方法
  • 2 结果和分析
  • 2.1 全长cDNA的序列分析
  • 2.2 开放阅读框架(ORF)的分析
  • 2.3 保守结构域的分析
  • 2.4 BLASTn和BLASTp分析
  • 2.5 多序列比对和进化分析
  • 2.6 CoWRI1蛋白质理化性质的分析
  • 2.7 CoWRI1蛋白质结构城分析及motif搜索
  • 2.8 CoWRI1蛋白质二级结构的预测
  • 2.9 CoWRI1蛋白质三级结构预测
  • 3 小结
  • 第三章 椰子CoWRI1基因的克隆载体构建和表达模式分析
  • 1 材料
  • 1.1 植物材料
  • 1.2 菌株及载体
  • 1.3 酶与化学试剂
  • 1.4 溶液
  • 1.5 培养基
  • 2 方法
  • 2.1 CoWRI1基因的克隆
  • 2.2 napin启动子的克隆
  • 2.3 pCAMBIA1300S-napin表达载体的构建
  • 2.4 pCAMBIA1300S-napin-CoWRI1表达载体的构建
  • 2.5 CoWRI1表达模式的分析
  • 3 实验结果
  • 3.1 椰子总RNA的检测
  • 3.2 CoWRI1基因克隆产物的检测
  • 3.3 pCAMBIA1300S-napin-CoWIRI1表达载体的验证
  • 3.4 CoWRI1基因在椰子不同组织中的表达模式
  • 4 小结
  • 第四章 椰子CoWRI1功能的初步分析
  • 1.材料
  • 1.1 植物材料
  • 1.2 菌株和载体
  • 1.3 酶与化学试剂
  • 1.4 溶液
  • 1.5 培养基
  • 2 方法
  • 2.1 菌株和载体的验证实验
  • 2.2 利用酵母双杂交系统对CoWRI1的转录激活活性进行验证
  • 2.3 利用酵母单杂交系统对CoWRI1的DNA结合活性进行验证
  • 3 结果
  • 3.1 载体质粒的酶切验证
  • 3.2 酵母宿主菌的表型验证
  • 3.3 重组载体的双酶切验证
  • 3.4 CoWRI1转录激活性的验证
  • 3.5 CoWRI1 DNA结合活性的验证
  • 4 小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录一 仪器设备
  • 附录二 酵母用培养基
  • 附录三 重组载体的测序结果
  • 附录四 硕士期间发表的文章
  • 致谢
  • 相关论文文献

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