水稻新型潜在冷调节蛋白的生物信息学预测与分析

论文摘要

作物冷害的发生范围在世界上分布很广，各种类型冷害的出现，往往造成粮食大幅度减产。随着世界粮食危机的爆发和全球气候异常等问题的出现，冷害问题正越来越受到各国政府的重视。因此，植物对低温的抗性，一直都是人们研究的热点。随着人们对植物抗寒的分子机制认识不断深入，人们已经知道植物的抗寒机制是：表达抗寒基因从而产生抗寒蛋白，依靠这些抗寒蛋白减少低温环境对植物的伤害。冷调节蛋白就是一种可在冷胁迫环境下有效保护植物机体的抗寒蛋白。冷调节蛋白的蛋白结构一般具有如下特征：一级结构富含亲水性的氨基酸，二级结构以α-螺旋为主等。一种蛋白如果具有这些结构特点，就决定了其具有亲水性、流动性以及热稳定性。所以以上结构特征可以作为判断一种蛋白是否是潜在的冷调节蛋白家族成员的依据之一。但是，冷调节蛋白是一类高级结构多元化、种类繁多的多基因家族，很难单凭几种简单的结构特征就能判断一种蛋白是否属于冷调节基因家族的成员，所以新型冷调节蛋白的发掘一直以来都是一个难题。本文运用生物信息学方法，用已知的冷调节蛋白作为电子探针，预测出16种水稻新型潜在冷调节蛋白，并且使用NCBI-conserved domains、SWISS-MODEL和ExPASY ProtParamtool等在线软件预测它们的功能结构域和二、三级结构以及氨基酸组成，对其作为冷调节蛋白潜在家族成员的真实性、可靠性做出理论上的判断。分析表明，这16种水稻新型潜在冷调节蛋白，符合冷调节蛋白的一些基本的结构特征，具有其他冷调节蛋白相同的功能结构域，为这16种蛋白属于水稻冷调节蛋白家族提供了一些理论依据。但是，由于缺乏实验事实作为依据，仅仅依靠生物信息学手段预测新型的蛋白质还是具有一定局限性的。因此，为了验证预测的这16种水稻新型潜在冷调节蛋白是否是水稻中的冷调控蛋白，进而具有提高水稻抗寒能力的功能，我们下一步的工作将利用转基因等实验手段检验这16中蛋白的功能，也为这16种水稻新型潜在冷调节蛋白是否属于水稻冷调节蛋白家族成员提供更为可靠的论据。为此，本文还做了一些初步的实验工作，奠定了今后进一步深入研究的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 植物抗寒蛋白研究进展
• 1.1.1 耐低温抗寒保护蛋白基因
• 1.1.2 冷调节蛋白
• 1.1.3 转录因子
• 1.2 冷调节蛋白的研究进展
• 1.3 水稻抗寒蛋白基因的相关研究
• 1.3.1 芽期抗寒蛋白基因
• 1.3.2 苗期抗寒蛋白基因
• 1.3.3 孕穗期抗寒蛋白基因
• 1.3.4 开花期抗寒蛋白基因
• 1.4 生物信息学概述
• 2 水稻新型潜在冷调节蛋白的预测与分析
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 数据获得与分类
• 2.1.2 去除信号肽与探针的获得
• 2.1.3 比对筛选
• 2.1.4 软件分析判断
• 2.2 结果与分析
• 2.3 小结
• 3 实验的初步验证
• 3.1 材料与仪器
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 冷调节蛋白基因 Os05g0468800 全 CDs 的克隆
• 3.2.2 表达载体的构建方法
• 3.3 结果与分析
• 3.4 小结
• 4 结论与讨论
• 5 参考文献
• 致谢