玉米细胞分裂素双元信号系统基因的分析及调控研究

论文摘要

细胞分裂素在植物的生长发育过程中发挥着非常重要的作用。本研究采用采用生物信息学与分子生物学相结合的手段对玉米全基因组的细胞分裂素双元信号系统基因进化和表达分析，并对细胞分裂素反应调节因子ZmRR5基因过量表达以及RNA干涉的分子调控进行研究，获得如下主要结果：1.运用生物信息学分析了玉米全基因组的细胞分裂素双元信号系统基因。在玉米全基因组中共获得了48个双元信号系统基因。包括11个ZmHKs,9个ZmHPs,28个ZmRRs（21个A型ZmRRs,7个B型ZmRRs）。2.系统进化树分析显示玉米和水稻在双元信号系统基因进化上比拟南芥更近。染色体定位分析发现，玉米双元信号系统内的复制基因在进化树中表现出进化距离较近。通过半定量RT-PCR技术分析ZmRR基因发现其表达具有组织特异性。3.通过RT-PCR获得ZmRR5的基因全长，并构建了过表达载体和干涉表达载体。再利用原位转化（In planta）方式，获得了ZmRR5的过表达转基因玉米和干涉表达转基因玉米。通过PCR和southern杂交，筛选出各转基因植株的单拷贝转基因株系。4.与野生型相比，在外源细胞分裂素6-BA的处理下，ZmRR5过表达转基因玉米表现出敏感性下降，ZmRR5干涉表达转基因玉米表现出过敏感。在不同浓度的ABA和2，4-D的处理下，野生型和转基因植株没有表现出差异性。这种现象说明ZmRR5仅是细胞分裂素的反应调节因子，其他激素对于ZmRR5没有作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 细胞分裂素的结构和功能
• 1.2 细胞分裂素在植物中的双元信号系统
• 1.2.1 原核生物中的双元信号传导系统
• 1.2.2 真核生物中的双元信号传导系统
• 1.2.3 拟南芥中双元信号传导系统
• 1.3 生物信息学介入玉米细胞分裂素双元信号系统领域研究
• 1.4 生物信息学在双元信号系统基因家族研究中的应用
• 1.4.1 生物数据库及其服务系统
• 1.4.2 常用的网络资源
• 1.5 常用的生物信息学分析软件
• 1.6 转基因植物基因工程的研究进展
• 1.6.1 基因过量表达技术的应用
• 1.6.2 RNA 干涉技术的应用
• 2 引言
• 3 玉米细胞分裂素双元信号系统生物信息学分析
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 玉米基因组数据的获得
• 3.1.2 玉米双元信号系统基因的确定
• 3.1.3 玉米双元信号系统基因序列比对分析
• 3.1.4 构建玉米双元信号系统基因进化树
• 3.1.5 玉米双元信号系统基因染色体物理位置定位
• 3.1.6 玉米双元信号系统基因表达分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 玉米双元信号系统基因的确定
• 3.2.2 玉米双元信号系统基因的分类
• 3.2.3 玉米双元信号系统基因序列比对分析
• 3.2.4 玉米，拟南芥和水稻双元信号系统基因系统发生学分析
• 3.2.5 玉米双元信号系统基因染色体的物理分布
• 3.2.6 玉米双元信号系统基因表达模式分析
• 4 玉米细胞分裂素反应调节因子 ZMRR5 基因功能的研究
• 4.1 技术路线
• 4.2 实验材料
• 4.2.1 植物材料
• 4.2.2 菌株和载体
• 4.2.3 酶及试剂
• 4.2.4 引物合成和测序
• 4.3 仪器设备
• 4.4 研究方法
• 4.4.1 水稻四种细胞分裂素反应调节因子基因的克隆
• 4.4.2 ZmRR5 基因过量表达载体和干涉载体的构建及转化
• 4.4.3 ZmRR5 基因过量表达和干涉表达对玉米发育的影响
• 4.5 结果与分析
• 4.5.1 玉米 ZmRR5 细胞分裂素反应调节因子基因的克隆
• 4.5.2 ZmRR5 基因过量表达载体和干涉载体的构建
• 4.5.3 载体的转化及转基因玉米鉴定
• 4.5.4 ZmRR5 基因过量表达和干涉表达对玉米发育的影响
• 5 讨论
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 硕士期间发表的论文情况