亚洲棉全生育期cDNA文库测序分析及耐旱相关基因克隆

论文摘要

棉花是国内外重要的纤维经济作物。亚洲棉石系亚1号遗传性状比较稳定,抗逆性强,成熟早,不易脱铃烂铃,相当于亚洲棉的标准系,是进行棉花耐旱性研究的优良材料。本文对已建立的石系亚1号全生育期均一化全长cDNA文库进行5’端大规模EST测序。通过生物信息学分析,从中发现了耐旱特异基因,并对其中的WRKY基因进行克隆及功能预测,为研究棉花的耐旱机理,开展、识别和分离棉花耐旱相关基因研究奠定基础。本实验主要研究结果如下：1.测序后获得21594条ESTs序列,经Phrad软件进行编辑后,共获得高质量序列17545条(包括8596条非重复序列)。非重复序列由3042条重叠群和5554条独立的ESTs组成。含有2个ESTs的重叠群数量占非重复序列的50.62%,表明通过均一化处理所构建的cDNA文库,效果非常好,将所有片段进行测序可以获得很多新基因,筛选出低丰度表达基因的机会大。目前已将21594条ESTs序列提交到NCBI中,这将填补目前国际上对于亚洲棉相关ESTs序列研究的相对空白,为研究棉花功能基因组学、开发重要耐早相关基因资源奠定良好基础。2.将独立基因以蛋白相邻类的聚簇进行功能分类。根据所参与的细胞过程分为24类。一般功能预测基因所占比例最大(16.83%),其次是翻译后修饰相关基因(12.27%),然后是核糖体结构合成及翻译相关基因(10.14%),另外是碳水化合物代谢(9.43%),能量产生及转换相关基因(9.07%),氨基酸转运及代谢相关基因(7.5%)等。3.生物信息学分析结果表明：该文库含有大量棉花耐旱相关基因,找到10条与WRKY特异表达有关的EST,得到4条WRKY片段。对其中编号为Ga73993050的WRKY片段进行分子功能预测及分析：共编码250个氨基酸,与WRKY超家族有很高的同源性,编码的蛋白具有疏水性,亚细胞定位在叶绿体上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩写词表
• 第一章 文献综述
• 1.1 cDNA文库构建与应用
• 1.1.1 关于基因组文库和cDNA文库的简介
• 1.1.2 cDNA文库的构建
• 1.1.3 全长cDNA文库的应用
• 1.2 EST的应用
• 1.2.1 构建遗传学图谱
• 1.2.2 用于制备cDNA微阵列
• 1.2.3 分析基因表达谱
• 1.2.3.1 基因表达谱
• 1.2.3.2 基因功能注释
• 1.2.3.3 绘制基因表达谱的用途
• 1.2.4 分离与筛选目的基因
• 1.2.5 作为外显子标签用于基因组诠释
• 1.3 棉花cDNA文库及大规模EST测序研究进展
• 1.3.1 基因组学研究
• 1.3.2 棉花cDNA文库研究进展
• 1.3.3 棉花EST测序研究
• 1.4 生物信息学研究
• 1.4.1 序列比对
• 1.4.2 蛋白质结构预测
• 1.5 棉花耐旱基因的研究进展
• 1.5.1 渗透调节物质合成相关基因
• 1.5.2 可溶性糖合成有关的基因
• 1.5.3 调控耐旱基因表达和信号转导的转录因子
• 1.6 本研究的技术路线
• 1.7 本研究的目的和意义
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料、试剂和仪器
• 2.1.1 实验所用材料
• 2.1.2 实验试剂和仪器来源
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 文库质量检测
• 2.2.1.1 均一化文库插入片断长度检测
• 2.2.1.2 复制文库及测序
• 2.2.2 生物信息学分析
• 2.2.2.1 EST数据组装
• 2.2.2.2 基因注释及功能分类
• 2.3 棉花耐旱相关基因的克隆及生物信息学分析
• 第三章 结果与分析
• 3.1 均一化文库插入片断长度检测
• 3.2 生物信息学分析
• 3.2.1 高质量EST的获得
• 3.2.2 拼接EST序列
• 3.2.3 基因注释
• 3.2.4 同源物种来源比较
• 3.2.5 基因功能分类
• 3.2.5.1 COG分析
• 3.2.5.2 KEGG分析
• 3.2.5.3 挖掘重要功能基因
• 3.3 棉花耐旱相关基因克隆及生物信息学分析
• 3.3.1 全长分析
• 3.3.2 同源比对
• 3.3.3 进化树分析
• 3.3.4 分析疏水性
• 3.3.5 分析亚细胞定位
• 3.3.6 分析磷酸化位点
• 第四章 创新点
• 第五章 讨论
• 5.1 cDNA文库技术在植物抗旱机制研究中的应用
• 5.2 发现重要棉花耐旱基因
• 5.3 石系亚1号全生育期全长cDNA文库的综合评述及应用前景
• 参考文献
• 致谢
• 附录:EST分析方法备注
• 1 方法和参数介绍
• 1.1 EST数据组装
• 1.2 Unigene功能注释
• 2 使用到的数据库链接和版本号
• 3 文库中获得的完整ORF
• 4 KEGG分析EST的代谢