【摘要】：小G蛋白作為分子開關,在真核生物細胞中調控多種多樣生物進程。所有小G蛋白組成了Ras超家族,根據(jù)結構和功能相似性,Ras超家族分為五個不同的家族:Ras、Rab、Rho、Arf和Ran。與哺乳動物、酵母相比,植物進化出明顯不同的Ras超家族:植物Ras超家族中不存在Ras家族;植物RabA亞家族顯著擴增;植物Rho家族形成了植物特有的ROP家族。大量研究發(fā)現(xiàn),ROP和Rab在植物生長發(fā)育、抗逆、激素響應和次生壁沉積中具有重要功能,但其在多年生、具有次生生長特性的木本植物中很少關于ROP和Rab的研究。本文通過生物信息學等方法分別對楊樹ROP基因家族和Rab基因家族成員系統(tǒng)進化關系、基因結構、保守結構域、旁系同源基因對復制及不同組織和不同脅迫條件下的表達等進行了分析。本研究發(fā)現(xiàn)毛果楊中共有13個PtROP基因,它們的基因結構相似,功能結構域保守。根據(jù)氨基酸序列相似性及C端高度可變區(qū)結構,楊樹PtROP被分為四類:第一類(PtROP10)、第二類(PtROP8、PtROP11和PtROP12)、第三類(PtROP7、PtROP9和PtROP13)及第四類(PtROP1-6)。對PtROP基因的復制情況進行分析,發(fā)現(xiàn)PtROP基因家族中存在四對旁系同源基因對(PtROP1/PtROP4、PtROP2/PtROP6、PtROP8/PtROP11及PtROP9/PtROP13),它們可能是在8.74到17.30百萬年前產(chǎn)生的,因此四個基因對都是通過全基因組復制的結果,并都經(jīng)歷了純化選擇。對PtROP基因家族成員在不同組織和不同脅迫響應進行分析,發(fā)現(xiàn)PtROP基因家族成員表達模式具有明顯差異。構建的PtROP功能基因網(wǎng)絡表明PtROP可能參與了信號轉導、tRNA修飾及細胞骨架形成等過程。楊樹基因組中共有67個PtRab基因,這些基因不均勻的分布在楊樹19條染色體上,其中17號染色體沒有PtRab基因。不同亞家族間外顯子/內含子數(shù)目存在明顯差異,而同一亞家族中的成員基因結構(外顯子/內含子)基本相同,其中PtRabA亞家族基因結構最簡單,只有一個內含子。楊樹PtRab同擬南芥及哺乳動物一樣,都存在四個與GTP結合和水解有關的結構域,這四個保守結構域的氨基酸序列在PtRab家族八個亞族中存在一些氨基酸差異,但結構域整體框架相同。對PtRab基因家族成員啟動子順式作用元件分析預測,發(fā)現(xiàn)這些基因啟動子中包含大量與脅迫及激素響應有關的元件。利用基因芯片數(shù)據(jù)對楊樹PtRab在不同組織和不同脅迫下的表達模式分析,發(fā)現(xiàn)大部分PtRab基因在木質部和韌皮部中高表達,而在繁殖器官雄花和雌花序中表達量相對較低。利用RNA-seq數(shù)據(jù)對27對旁系同源基因對的表達情況進行了分析,其中只有四個基因對(PtRabA1i/PtRabA1j、PtRabA2a/PtRabA2b、PtRabC2a/PtRabC2d和PtRabF2b/PtRabF2c)在六個不同的組織中表現(xiàn)出相似的表達模式。6個基因對(PtRabA1d/PtRabA1h、PtRabA2d/PtRabA2e、PtRabA3a/PtRabA3b、PtRabA4b/PtRabA4d、PtRabE1a/PtRabE1c和PtRabG3e/PtRabG3g)中的兩個成員在六個不同組織中的表達豐度表現(xiàn)出明顯差異。根據(jù)基因芯片數(shù)據(jù)和半定量結果發(fā)現(xiàn)PtRab基因對干旱脅沒響應,但對其他脅迫有不同程度的響應,如RabE1b在NaCl脅迫初期(2小時)和持續(xù)脅迫(12小時)條件下都高表達。高表達PtRabE1b基因能提高轉基因楊樹的耐鹽性,并影響不定根形成。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國林業(yè)科學研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q943.2

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 DanielR.Hill;AnneW.Sylvester;;Diversification of the RAB Guanosine Triphosphatase Family in Dicots and Monocots[J];Journal of Integrative Plant Biology;2007年08期

2 王昕,種康;植物小G蛋白功能的研究進展[J];植物學通報;2005年01期

，

本文編號：2416108