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杉木材性相关基因的克隆、表达及单核苷多态性分析

2020-12-15阅读(523)

杉木材性相关基因的克隆、表达及单核苷多态性分析

论文摘要

杉木是我国特有的常绿针叶树种,其生长快,木材纹理直,结构细,耐腐力强,用途广泛。本研究以杉木为材料,克隆其纤维素合成酶及类似蛋白基因,并对肉桂酰辅酶A还原酶（CCR）基因组部分序列进行单核苷酸多态性（SNP）分析。主要结果有:（1）以杉木根、茎、叶为材料,根据其他物种CesA基因的保守序列设计简并引物,采用RT-PCR结合cDNA末端快速扩增技术（RACE）成功扩增出2个纤维素合成酶基因CesA1、CesA2和一个纤维素类似蛋白基因CslD1,各基因序列均含有完整的阅读框架。经核酸序列比对发现,3个目的基因与已知的美洲山杨（Populus tremuloides）、毛果杨（Populus trichocarpa）、水稻（Oryza sativa）和拟南芥（Arabidopsis thaliana）等物种的同源基因相似性极高,分别命名为ClCesA1、ClCesA2和ClCslD1基因。通过蛋白分析发现,其编码的氨基酸序列均具有植物纤维素合成酶及类似蛋白家族典型的结构特征:保守区、可变区和跨膜区。（2）为了解3个目的基因在杉木不同器官和组织中的表达差异,揭示杉木纤维素合成及其基因表达调控机制,以基因的3’端非保守区域为检测目的基因,杉木Actin为内参基因,应用RT-PCR技术对杉木纤维素合成酶及其类似蛋白基因的表达进行相对定量,目的基因在杉木的根、茎、叶中都有表达,但表达模式却不同:ClCesA1、ClCesA2和ClCslD1基因在木质化的茎中表达丰度最高（2.37,3.45,4.32）,ClCesA1基因在根中的表达量最低（0.56）,而ClCesA2和ClCslD1基因在根中的表达丰度相对较高（1.21,2.35）。在杉木主干不同组织的表达量也有差别,在成熟的木质部中表达丰度最高（2.33,2.54,3.22）,而在皮层中的表达量较低。以矮生杉木木质部为对照,结果显示,目的基因在正常杉木木质部中的表达丰度远高于矮生杉木。（3）木质素是植物细胞次生壁中含量较为丰富的多聚物。本文利用已克隆得到的杉木肉桂酰辅酶A还原酶（CCR）cDNA序列设计引物,以杉木基因组DNA为模板,克隆得到部分基因组序列,长1092bp,包含两个内含子。对来自3个地理种源杉木的该片段进行克隆、测序,找到30个单核苷酸变异位点,28个SNPs位于内含子区,2个SNPs位于外显子区且为错义突变。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 引言
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 木材的结构与组成
  • 1.2 木材形成的生物学过程
  • 1.2.1 细胞扩张
  • 1.2.2 次生壁的形成
  • 1.2.3 木质化过程
  • 1.2.4 细胞程序性死亡
  • 1.2.5 心材的形成
  • 1.3 影响木材性状的基因研究进展
  • 1.3.1 调控木材形成的转录因子
  • 1.3.2 纤维素合成酶基因研究进展
  • 1.3.3 木质素合成酶基因研究进展
  • 1.4 SNP标记
  • 1.5 研究的目的和意义
  • 第二章 杉木纤维素合成酶及类似蛋白基因的克隆
  • 2.1 试验材料
  • 2.1.1 材料
  • 2.1.2 菌株和载体
  • 2.1.3 仪器
  • 2.2 试验方法
  • 2.2.1 杉木总RNA的提取及检测
  • 2.2.2 RT-PCR扩增目的基因中间片段
  • 2.2.3 5’RACE扩增
  • 2.2.4 3’RACE扩增
  • 2.2.5 目的基因的生物信息学分析
  • 2.3 结果与分析
  • 2.3.1 杉木总RNA的分离
  • 2.3.2 RT-PCR扩增目的片段
  • 2.3.3 目的基因序列的拼接
  • 2.3.4 序列分析
  • 2.3.5 进化树分析
  • 2.4 结论与讨论
  • 第三章 杉木CesA基因及CslD基因的组织表达分析
  • 3.1 材料
  • 3.1.1 试验材料
  • 3.1.2 仪器设备和试剂
  • 3.2 方法
  • 3.2.1 材料的处理
  • 3.2.2 总RNA的提取
  • 3.2.3 总RNA的反转录
  • 3.2.4 定量引物设计及质量检测
  • 3.2.5 定量PCR检测目的基因的表达
  • 3.3 结果与分析
  • 3.3.1 定量引物设计及质量检测
  • 3.3.2 杉木不同器官和组织目的基因的表达
  • 3.4 结论与讨论
  • 第四章 杉木CCR基因组部分序列SNP分析
  • 4.1 材料
  • 4.1.1 供试材料
  • 4.1.2 仪器设备和试剂
  • 4.2 方法
  • 4.2.1 基因组DNA的提取
  • 4.2.2 基因组部分序列的克隆和测序
  • 4.2.3 ClCCR基因组部分序列的SNP多样性分析
  • 4.3 结果与分析
  • 4.3.1 DNA检测
  • 4.3.2 PCR扩增
  • 4.3.3 ClCCR基因组部分序列的SNP多样性分析
  • 4.3.4 ClCCR编码区内SNP变化对应氨基酸的影响
  • 4.4 结论与讨论
  • 第五章 结论
  • 5.1 主要研究成果
  • 5.2 进一步研究的方向与目标
  • 参考文献
  • 附录
  • 个人简介
  • 论文发表情况
  • 社会实践及学术交流活动
  • 致谢

    • 相关论文文献

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