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水稻基因组和EST序列的测定和分析以及水淹条件下乙醛酸循环相关基因功能的研究

2020-11-23阅读(563)

水稻基因组和EST序列的测定和分析以及水淹条件下乙醛酸循环相关基因功能的研究

论文摘要

水稻是世界上约一半以上人口的主食。水稻基因组的大小仅为430万碱基对,是基因组研究的模式植物。我们在参与绘制亚洲栽培稻粳稻日本晴（Oryzasativa ssp. japonica, Nipponbare）第四号染色体的精细物理图和精确测序的研究工作中,发现一个水稻编码类似α-淀粉酶抑制剂的基因（OsAI）。测序和基因组比较分析表明,该基因编码区的一个保守结构域（α-淀粉酶抑制剂结构域）在籼（indica）粳稻中有明显差异。大多数籼稻的该基因中,存在一个15碱基的插入,而在大多数粳稻中则没有这段插入序列。相似的插入事件也发生在一部分野生稻中,而且一些野生稻同时具有两种不同OsAI的等位基因。这表明,籼稻和粳稻的分化在野生稻中可能已经存在。本研究的第二部分工作是对水稻mRNA多聚腺苷化信号位点的序列进行了深入分析。大部分真核生物mRNA的加工涉及到mRNA前体的分裂/多聚腺苷化,在3’-末端形成多聚腺苷酸（poly（A））尾巴。为了研究水稻mRNA前体多聚腺苷化过程所必须的poly（A）加尾信号、下游调控元件和poly（A）位点等序列的特点,我们用3’-末端带有poly（A）的EST与全长cDNA序列进行较,建立起一个来自9953个基因的、覆盖12, 969条poly（A）位点两侧各40碱基序列的数据库。对其研究发现,只有7.9%的mRNA使用AAUAAA作为加尾信号,超过60%使用AAUAAA的1-2个碱基变化的序列作为加尾信号,11.5%的mRNA使用AAUGAA及其单碱基变化的加尾信号。在约25%的mRNA的3’-末端存在有多个poly（A）位点。在90%的mRNA前体的加尾信号下游都能检测到富含U/GU的调控元件,尤其在以AAUAAA的多碱基变化序列作为加尾信号的mRNA前体中,半数以上都能在poly（A）位点两侧检测到下游调控元件。而且,这些调控元件的位置对poly（A）位点的选择有限制作用。总之,虽然水稻mRNA加尾信号的保守性较低,但大量下游调控元件的存在保证了多聚腺苷化过程的正常进行。第三部分工作是,水淹条件下,水稻乙醛酸循环的功能分析。在缺氧条件下,植物由于呼吸作用受到阻碍,转而通过乙醇发酵途径产生NAD+。乙醇发酵途径在丙酮酸脱羧酶（PDC）和乙醇脱氢酶（ADH）作用下,将丙酮酸先后转变成乙醛和乙醇。在长时间的缺氧条件下,乙醇发酵过程的进行会导致乙醛的积累。因此,植物能否对乙醇发酵过程中产生的乙醛等中间产物进行有效的代谢就决定了其耐受缺氧环境的能力。水稻编码乙醛脱氢酶（ALDH）的基因（Aldh2a）的转录水平在低氧条件下上升的实验结果表明在此情况下,乙醛有可能通过乙醛先被转变成乙酸,乙酸再被转变成乙酰辅酶A（acetyl-CoA）,最

论文目录

  • 摘要
  • 第一章 水稻四号染色体基因组序列分析和编码类似α-淀粉酶抑制剂蛋白的基因序列的比较分析
  • 一、植物基因组测序综述
  • 二、水稻第四号染色体精确序列的分析
  • 1 高等植物基因的基本结构
  • 2 基因预测工作的内容和工具
  • 3 EST 序列测定在基因预测中的重要作用
  • 4 水稻第四号染色体基因组序列的注释
  • 5 水稻第四号染色体基因组序列的整体统计结果
  • 三、对预测的编码类似α-淀粉酶抑制剂蛋白基因的鉴定及其在籼稻和粳稻之间的差异
  • 1 材料与方法
  • 2 实验的结果
  • 3 OsAI1 基因研究结果的讨论
  • 第二章 水稻基因poly（A）加尾信号及其下游调控序列的研究
  • 一、引言
  • 二、材料与方法
  • 1 poly（A）位点的确定及其上、下游序列数据库的建立
  • 2 数据分析和统计
  • 三、结果与讨论
  • 1 水稻的poly（A）位点
  • 2 poly（A）位点上游存在的AAUAAA 和P1PAS 信号的分析
  • 3 水稻m RNA 中P2PAS 和P3PAS 的预测和分析
  • 4 poly（A）位点附近的富含U 或GU 的调控序列的分析
  • 5 PAS 和DUE 对poly（A）位点位置的限制作用
  • 6 poly（A）位点两侧-40 至+40 nt 序列碱基组成的特点
  • 第三章 在水淹条件下,水稻乙醛酸循环关键基因功能的功能研究
  • 一、引言
  • 二、材料与方法
  • 1. 样品处理
  • 2. 水稻样品总RNA 的提取
  • 3. 水稻ICL 基因和MS 基因的克隆和序列测定
  • 4. Northern 杂交
  • 5. PDC 活性的测定
  • 6. ICL 活性的测定
  • 三、实验结果
  • 1. 水稻MS 和ICL 基因的确定
  • 2. 在水淹条件下,ICL 和MS 基因的转录水平的上升
  • 3. PDC 和ICL 活性分析
  • 4. 水稻幼苗细胞的乙醛酸循环体在缺氧条件下的形态变化
  • 5. 在乙醛胁迫条件下,ICL 和MS 基因的转录水平的上升
  • 四、讨论
  • 第四章 在水淹条件下,水稻乙酰辅酶A 合成酶（ACS）的表达及活性研究
  • 一、引言
  • 二、材料与方法
  • 1. 水稻材料的水淹处理与乙醛胁迫
  • 2. 水稻ACS 基因全部编码序列的确定
  • 3. 利用RT-PCR 的方法确定水稻Aldh 基因在经过胁迫的水稻组织中的表达
  • 4. Northern 杂交
  • 5. ACS 活性的测定
  • 三、实验结果
  • 1. 水稻ACS 基因的序列分析
  • 2. OsACS1和OsACS2 基因在水淹处理后的水稻中的不同表达
  • 3. ACS 的活性测定与分析
  • 4. OsACS1和OsACS2 基因在乙醛诱导后的水稻中的不同表达
  • 5. 各个水稻Aldh 基因在水淹处理和乙醛胁迫的组织的表达情况
  • 四、讨论
  • 参考文献
  • 主要试剂和仪器
  • 结束语
  • 发表文章
  • 致谢

    • 相关论文文献

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