论文题目: 小立碗藓冷胁迫下表达序列标签分析及其相关基因Cor166的功能初探
论文类型: 博士论文
论文专业: 植物学
作者: 李林辉
导师: 何奕昆
关键词: 小立碗藓,冷胁迫,抑制性差减杂交,表达序列标签,胚后期丰富蛋白,基因表达
文献来源: 首都师范大学
发表年度: 2005
论文摘要: 低温是影响植物生长、发育及地理分布的一个重要生态因子，限制了冷敏感作物在低温季节的种植，导致光合效率低下，作物产量降低。但是一些温带植物在秋末冬初感受逐渐下降的外界温度，体内发生一系列生理生化变化，产生了适应性反应，提高了对冬季低温的抵抗能力，表明植物为抵御低温进化出了一套完善的应答机制。深入研究植物冷适应机理对于农业生产如改良作物、增加冷季节的作物品种等意义重大。 小立碗藓（Physcomitrella patens）是最近几年发展起来的模式植物系统。其分布广、极耐逆境、易培养、培养周期短，容易进行遗传转化和同源重组。小立碗藓长期处于单倍体世代，对于遗传学研究来讲，单倍体植物基因突变或敲除所产生的形态或生理生化变化容易被监测到，这些使研究植物抗逆基因的功能极为方便。 本实验构建了一个小立碗藓配子体冷胁迫的SSHcDNA双向文库。在正、反向文库中，分别随机挑选了384个阳性克隆，进行斑点杂交。根据斑点杂交的信息，分别在正、反向文库中挑选了240个和180个克隆单向测序，各获得232条和162条EST。通过BLSTx和BLSTxn与GenBank的数据库比较，在正向文库的232条EST中，有215条EST具有编码蛋白质功能，其余17条EST序列与已知蛋白质同源性较低或找不到任何同源序列。在反向文库的162条EST中，有134条EST具有编码蛋白质功能，其余28条EST序列与已知蛋白质同源性较低或找不到任何同源序列。在正向文库的215条具有编码蛋白质功能的EST中，120条EST序列的功能已知，95条EST与推测、假想或功能未知的蛋白质具有很高的同源性；在反向文库的134条具有编码蛋白质功能的EST中，104条EST序列的功能已知，30条EST与推测、假想或功能未知的蛋白质具有很高的同源性。这些已知的功能基因分别来自32个（正向文库）和27个物种（反向文库）。正向文库的已知功能基因30.3％来自拟南芥（Arabidopsis thaliana）、15.8％来自水稻（Oryza sativa）、7.9％来自小麦（Triticum aestivum）、1.3％来自于小立碗藓（physcomitrella patens）；反向文库的已知功能基因19.8％来自拟南芥（Arabidopsis thaliana）、12.7％来自水稻（Oryza sativa）、11.6％来自于小立碗藓（Physcomitrella patens）、5.8％来自于烟草（Nicotiana tobacum. L）。对上述240条和180条EST片段进行重叠群分析分别有126条和106条非冗余EST，正向文库里有106条单一序列和20个重叠群；反向文库里有90条单一序列和16个重叠群。 对文库EST分析后表明，ABA、Ca2+、一些蛋白激酶参与了小立碗藓的冷胁迫信号转导过程；热激转录因子、AP2结合结构域转录因子、MYC相关的DNA结合蛋白、MYB家族转录因子、bZIP转录因子等转录因子参与了冷胁迫下下游基因的表达调控；离子通道蛋白、水通道蛋白、膜通道蛋白、Rab蛋白等参与了物质和
论文目录:
第一章 文献综述
1 植物抗寒的分子生物学研究进展
1.1 植物抗寒性获得的途径
1.2 植物抗寒过程中的物质及动态变化
1.2.1 膜脂组成变化与抗寒性的关系
1.2.2 细胞抗氧化能力与植物抗寒性的关系
1.3 植物抗寒基因的表达调控
1.3.1 植物抗寒的功能基因
1.3.2 植物抗寒基因的表达转录水平调节
1.3.3 植物抗寒基因的表达转录后水平调节
1.4、植物抗寒的信号传导
1.4.1 Ca~(2+)传递低温信号说
1.4.2 ABA依赖的信号转导
1.4.3 蛋白激酶与信号转导
1.4.4 其它途径
2 植物抗寒过程中基因表达谱研究技术
2.1 基因表达的系列分析(SAGE)
2.2 cDNA微阵列和DNA芯片技术
2.3 正向和反向遗传学研究
2.4 蛋白质组学的研究
2.5 EST技术及其应用
2.5.1 EST概念
2.5.2 EST的获得——DNA差减文库法
2.5.3 EST的应用
2.6 生物信息学的应用
3 小立碗藓的分子遗传学及其抗寒基因研究现状
3.1 苔藓植物对脱水胁迫的极强忍耐性
3.2 小立碗藓的生活史简介
3.3 小立碗藓的分子遗传学研究简况
3.4 小立碗藓抗寒研究现状
4 立题意义与技术路线
4.1 立题意义
4.2 技术路线
第二章 小立碗藓冷胁迫抑制性差减杂交(SSH)文库的构建及分析
1 材料和方法
1.1、实验材料
1.1.1 植物材料
1.1.2 常用分子生物学试剂
1.2 实验方法
1.2.1 小立碗藓的培养及冷胁迫处理
1.2.2 小立碗藓冷胁迫抑制性差减杂交文库的构建
2 结果与分析
2.1 寒冷胁迫后小立碗藓的存活率
2.2 建库过程质量控制分析
2.3 小立碗藓SSHcDNA文库的转化效率
2.4 小立碗藓SSHcDNA文库EST序列分析
2.5 重叠群分析和功能注释
2.6 能量代谢中低能耗、高产出能量系统及ATP酶类趋于上调
2.7 蛋白质、氨基酸的代谢异常活跃
2.8 光合作用相关基因酶下调
2.9 低温胁迫相关功能蛋白基因上调
2.10 低温胁迫相关调节蛋白基因
3 讨论
3.1 SSHcDNA文库的质量
3.2 基于SSH文库的EST测序量
3.3 Rubiso羧化酶／氧化酶大、小亚基表达的非一致性
3.4 AP2结合结构域的转录因子真的下调
3.5 甘油-3-磷酸酰基转移酶基因的表达信息为何没有出现
第三章 类似LEA基因的Cor166的克隆及表达分析
1 前言
1.1 LEA蛋白的命名及功能
1.2 Lea蛋白的结构特点及分类
1.3 Lea基因结构及其表达调控
1.3.1 Lea基因结构
1.3.2 Lea蛋白表达调控
2、实验材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 植物材料
2.1.2 菌株和载体
2.1.3 常用分子生物学试剂
2.1.4 培养基
2.2 实验方法
2.2.1 Cor166的RT-PCR分析
2.2.2 Cor166的Northern杂交分析
2.2.3 Cor166的转酵母分析
3、结果与分析
3.1 Cor166的RT-PCR
3.2 Cor166的Northern blot
3.3 Cor166基因转酵母表达
4、讨论
结论
参考文献
主要名词缩写
附录1：克隆PCR图
附录2：杂交信号数据
致谢
读学位期间发表的学术论文
发布时间: 2006-11-06
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