WRKY基因家族的进化及水稻WRKY基因表达谱的研究

论文题目: WRKY基因家族的进化及水稻WRKY基因表达谱的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 生物化学与分子生物学

作者: 吴坤陆

导师: 郭泽建

关键词: 基因,转录因子,系统发生分析,进化,表达谱

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: WRKY转录因子,首先从植物中分离得到,是一类DNA结合蛋白,能与W-盒特异结合。WRKY转录因子含有一个或两个保守的WRKY结构域,WRKY结构域含有大约60个氨基酸残基即在WRKYGQK七个氨基酸残基核心序列之后接一个C2H2或C2HC类型的锌指模体。WRKY转录因子在高等植物中形成一个大的基因家族,基因数量众多。大量的实验证据说明WRKY蛋白在对生物或非生物胁迫的反应及生长和发育中起重要作用。水稻WRKY转录因子家族的全基因组分析:以WRKY结构域对水稻基因组(国际水稻基因组计划的粳稻精细图谱的基因组)作序列搜索,对获得的序列进行基因预测。结合cDNA/EST及基因表达等方法验证,通过全基因组分析,鉴别了102个可能的水稻WRKY基因,以每个基因在染色体上的位置顺序编号,得到了较为系统完整的水稻WRKY基因家族。分析发现水稻WRKY结构域的编码区有两种保守类型的内含子剪接方式,一个WRKY结构域编码区通常只有其中的一种类型的内含子或没有,这对正确注释WRKY基因很有帮助。水稻WRKY基因家族的系统发生分析:以ClustalW软件分别对WRKY结构域及WRKY基因构建系统发生树(phylogenetic tree),得到二者类似的系统发生关系,从而也说明WRKY结构域在一定程度上体现WRKY基因的进化关系,WRKY结构域是WRKY转录因子的重要功能单位和基因的进化单位。以WRKY结构域的系统发生关系及锌指结构特征为基础对WRKY基因进行亚家族分类,水稻WRKY基因可分为三个组8个亚组。即Ⅰ组包括Ⅰa和Ⅰb两个亚组,Ⅱ组包括Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc和Ⅱd四个亚组,Ⅲ组包括Ⅲa和Ⅲb两个亚组。同时对各组及亚组的结构特点进行了分析,还分析了水稻WRKY基因的基因重复及基因重排等现象。水稻与拟南芥WRKY基因家族的比较:为了对基因家族进行比较,还同时收集了拟南芥WRKY基因家族数据并作了系统发生分析,得到类似于水稻WRKY基因家族的亚家族聚类关系。通过水稻与拟南芥作比较,以WRKY域和基因构建系统

论文目录:

致谢

摘要

Abstract

第一部分文献综述

第一章植物WRKY转录因子超家族

1.植物的转录因子概述

1.1 水稻转录因子家族

1.2 拟南芥转录因子家族

2.植物WRKY转录因子超家族的结构及功能

2.1 WRKY蛋白的结构域

2.2 其它结构域

2.3 WRKY蛋白与W盒的结合

2.4 WRKY转录因子的生物学功能

2.4.1 WRKY蛋白质参与防卫反应信号途径

2.4.2 WRKY蛋白质参与激素信号途径

2.4.3 WRKY蛋白质与发育和代谢过程

2.4.4 WRKY蛋白质对非生物胁迫的反应

3.拟南芥及水稻WRKY转录因子家族的全基因组鉴定分析

第二章植物比较基因组与分子进化研究

1.高等植物基因组测序研究进展

1.1 拟南芥(Arabidopsisthaliana)基因组测序

1.2 水稻(Oryzasativa)的基因组测序计划

1.2.1 国际水稻基因组测序计划(粳稻基因组精细图谱)

1.2.2 水稻基因组草图测序计划

1.3 杨树(毛果杨，Populustrichocarpa)基因组测序计划

1.4 其它模式植物及重要农作物的测序

2.比较基因组的研究内容

2.1 基因家族的比较分析——蛋白质组的比较

2.1.1 家族和域的分析

2.1.2 蛋白质组的分析

2.2 古保守区

2.3 水平基因转移

3.分子进化

3.1 分子进化的概念

3.2 生物大分子进化的特点

3.2.1 生物大分子进化速率相对恒定

3.2.2 生物大分子进化的“保守性”

3.3 进化的分子钟

3.4 氨基酸序列与种系发生

第三章植物转录因子的表达谱研究方法

1.Northern印迹与反转录PCR

2.CDNA微阵列技术(Microarray or Macroarray)

3.实时荧光定量反转录PCR(Real-time RT-PCR)

3.1 实时荧光定量PCR原理

3.2 几种传统定量PCR方法简介

4.植物转录因子的表达谱研究方法应用比较

5.实验选题依据以及目的意义

5.1 选题依据

5.2 研究的目的意义

5.3 研究内容的创新之处

第二部分研究论文

第四章水稻WRKY转录因子超家族的分析

1.材料与方法

1.1 数据库及数据查询

1.2 基因注释

1.3 序列比对及进化树构建

1.3.1 序列比对

1.3.2 进化树的构建

1.3.3 自展值分析

1.3.4 阴影框标记

2.结果与分析

2.1 水稻WRKY转录因子形成一个超家族

2.2 水稻WRKY结构域编码序列内含子剪接的保守性

2.3 以WRKY域对WRKY基因进行系统发育分析及分组

2.4 OsWRKY转录因子各组及亚组的WRKY域比较分析

2.5 进化树构建效果的检验与自展值分析

2.6 水稻WRKY基因的系统发育分析

2.7 WRKY基因之间WRKY域的重排现象

2.8 籼稻WRKY基因家族

3.讨论

3.1 较为系统完整的水稻WRKY基因家族数据

3.2 关于WRKY基因的系统发育分析及分组

第五章拟南芥WRKY转录因子超家族的分析

1.材料与方法

1.1 数据查询

1.2 序列比对及进化树构建

2.结果与分析

2.1 拟南芥WRKY基因家族的组成

2.2 以WRKY域对WRKY基因进行系统发育分析及分组

2.3 AtWRKY转录因子各组及亚组的WRKY域比较分析

2.4 进化树构建效果的检验与自展值分析

2.5 拟南芥WRKY基因的系统发育分析

2.6 WRKY基因之间WRKY域的重排现象

3.讨论

3.1 拟南芥WRKY基因家族的组成、系统发育分析及分组

第六章水稻与拟南芥WRKY基因家族的比较分析

1.材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

2.结果分析

2.1 水稻和拟南芥WRKY域的比较

2.2 水稻和拟南芥WRKY基因家族的系统发育分析

2.3 水稻及拟南芥WRKY基因亚家族数量的比较

2.4 WRKY保守域的变异

2.4.1 WRKY结构域核心序列WRKYGQK的变异

2.4.2 WRKY结构域锌指区的变异

2.4.3 水稻和拟南芥中几种特殊的WRKY域变异类型

2.5 水稻WRKY基因的重复现象

3.讨论

3.1 水稻及拟南芥WRKY基因亚家族数量的变化与进化

3.2 WRKY域内保守内含子的剪接位点

3.3 基因重复与变异

第七章其它物种的WRKY基因数据分析及WRKY基因的进化

1.材料与方法

1.1 数据库及数据查询

1.2 进化树的构建

2.结果与分析

2.1 主要的植物代表物种WRKY结构域的获得

2.2 主要的植物代表物种的WRKY域的系统发育分析

3.讨论

3.1 WRKY基因的起源

3.2 WRKY基因的扩增与基因重复

3.3 WRKY基因的亚家族分化

3.4 内含子剪接与基因的进化

第八章水稻WRKY基因的表达谱研究

1.材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

2.结果分析

3.讨论

小结

发表论文

参考文献

发布时间: 2005-07-22

参考文献

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