本文關(guān)鍵詞： 野生草莓 WRKY MAPK 生物信息學(xué)分析 表達(dá)分析 FvWRKY42功能分析　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：草莓是世界上重要的經(jīng)濟(jì)水果之一,其基因組測(cè)序已經(jīng)完成。WRKY轉(zhuǎn)錄因子是一類廣泛存在于植物中的轉(zhuǎn)錄因子,其在響應(yīng)生物與非生物脅迫及激素信號(hào)傳導(dǎo)途徑中發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究表明,MAPK能夠與WRKY轉(zhuǎn)錄因子互作,在植物響應(yīng)生物和非生物脅迫以及多種信號(hào)通路中起著重要作用。然而,目前關(guān)于草莓WRKY和MAPK基因家族的全基因組分析鮮有報(bào)道。本研究利用生物信息學(xué)方法從野生草莓基因組鑒定了草莓WRKY和MAPK基因家族的所有成員,系統(tǒng)分析了2個(gè)基因家族的系統(tǒng)進(jìn)化、保守基序、基因結(jié)構(gòu)、蛋白互作預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和亞細(xì)胞定位等,同時(shí)利用半定量RT-PCR和實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù),分析了WRKY和MAPK基因家族在生物和非生物脅迫及激素處理?xiàng)l件下的表達(dá)模式,研究了FvWRKY42在過表達(dá)轉(zhuǎn)基因擬南芥中的功能,取得的主要研究結(jié)果如下:1.以二倍體野生草莓株系黑龍江-3為材料,在野生草莓基因組中共鑒定了62個(gè)WRKY基因。根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)化分析和結(jié)構(gòu)特征,鑒定的FvWRKY基因可以劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)大組。亞細(xì)胞定位分析表明,8個(gè)FvWRKY-GFP融合蛋白在擬南芥原生質(zhì)體中呈現(xiàn)出明顯的細(xì)胞核定位。此外,分析了62個(gè)FvWRKY基因在白粉菌侵染,干旱、鹽、低溫和高溫等非生物脅迫及ABA、ETH、Me JA和SA等激素處理下的表達(dá)情況,結(jié)果表明,在白粉菌侵染后,33個(gè)FvWRKY基因上調(diào)表達(dá),12個(gè)FvWRKY基因下調(diào)表達(dá)。FvWRKY基因?qū)Ω珊岛望}脅迫的響應(yīng)比溫度脅迫響應(yīng)更強(qiáng)烈,對(duì)ABA和MeJA處理的響應(yīng)比ETH和SA處理響應(yīng)更強(qiáng)烈。多種脅迫可以強(qiáng)烈誘導(dǎo)11個(gè)FvWRKY基因上調(diào)表達(dá),暗示著這些基因在響應(yīng)生物和非生物脅迫過程中具有多種功能。蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析表明,FvWRKY蛋白在參與生物脅迫過程中可能控制著重要的調(diào)控傳導(dǎo)途徑。2.利用野生草莓基因組數(shù)據(jù)庫(kù),全基因組鑒定了12個(gè)MAPK基因。蛋白結(jié)構(gòu)域分析表明,所有FvMAPKs均含有典型的蛋白激酶結(jié)構(gòu)域。根據(jù)多序列比對(duì)和系統(tǒng)進(jìn)化樹分析結(jié)果,FvMAPK基因被劃分為4組。保守基序和外顯子-內(nèi)含子結(jié)構(gòu)分析支持由系統(tǒng)進(jìn)化分析推斷的進(jìn)化關(guān)系。預(yù)測(cè)了FvMAPK基因啟動(dòng)子中脅迫相關(guān)的順式作用元件和亞細(xì)胞定位。此外,基因表達(dá)模式分析表明,大多數(shù)FvMAPK基因不同程度的響應(yīng)白粉菌侵染,低溫、高溫、干旱和鹽等非生物脅迫及ABA、ETH、MeJA和SA等外源植物激素處理。實(shí)時(shí)熒光定量PCR結(jié)果表明,6個(gè)FvMAPK基因可以響應(yīng)各種脅迫刺激。蛋白互作網(wǎng)絡(luò)揭示了FvMAPKs在參與生物和非生物脅迫響應(yīng)中可能調(diào)控著關(guān)鍵的信號(hào)傳導(dǎo)途徑。3.在二倍體野生草莓株系黑龍江-3中克隆了一個(gè)受多種脅迫誘導(dǎo)的基因FvWRKY42(GenBank登錄號(hào):KU207053),該基因開放閱讀框全長(zhǎng)為1554 bp,編碼517個(gè)氨基酸。多序列比對(duì)分析表明FvWRKY42基因含有兩個(gè)WRKY結(jié)構(gòu)域,此外N端還含有D結(jié)構(gòu)域和SP簇。系統(tǒng)進(jìn)化樹分析顯示,FvWRKY42基因?qū)儆赪RKY超家族的第I組。蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析表明,Fv WRKY42蛋白能與多種脅迫相關(guān)蛋白互作。FvWRKY42蛋白在酵母體內(nèi)具有轉(zhuǎn)錄激活活性。構(gòu)建了35S::FvWRKY42-YFP過表達(dá)載體,采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的蘸花法轉(zhuǎn)化擬南芥,得到FvWRKY42轉(zhuǎn)基因擬南芥株系。接種白粉菌后,過表達(dá)FvWRKY42轉(zhuǎn)基因擬南芥提高對(duì)白粉菌的抗性,并且該抗病性可能是通過SA信號(hào)途徑調(diào)控的。過表達(dá)FvWRKY42轉(zhuǎn)基因擬南芥在幼苗和成齡苗階段均提高對(duì)鹽和干旱脅迫的抗性,且該抗性的提高是通過增加植株的根系生長(zhǎng)量、保護(hù)細(xì)胞膜的完整性及更有效的活性氧清除系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。此外,過表達(dá)FvWRKY42轉(zhuǎn)基因擬南芥能增強(qiáng)對(duì)ABA的敏感性,促進(jìn)葉片在干旱脅迫和ABA處理中氣孔關(guān)閉。FvWRKY42基因可能通過依賴于ABA信號(hào)途徑來提高對(duì)滲透脅迫的抗性。
[Abstract]:In this paper , the expression patterns of WRKY and MAPK gene family were studied by means of semi - quantitative RT - PCR and real - time fluorescence quantitative PCR . The results showed that FvWRKY42 gene had two WRKY domains .

【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S668.4

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