本文關(guān)鍵詞：江南卷柏GST基因家族的功能進(jìn)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(Glutathione S-transferases)是一類在生物體中廣泛存在的的蛋白質(zhì)超家族。它在生物體內(nèi)具有解毒抗逆,響應(yīng)脅迫,信號(hào)傳導(dǎo)等重要功能。之前對(duì)于植物GST基因家族的研究主要集中在苔蘚植物(如小立碗蘚)、裸子植物(如油松)和被子植物(如楊樹(shù)),缺乏對(duì)蕨類植物的研究。本研究以江南卷柏為對(duì)象,利用序列搜索、系統(tǒng)發(fā)生分析、分子克隆、蛋白表達(dá)純化和酶活測(cè)定等方法,對(duì)江南卷柏GST基因家族進(jìn)行了分子進(jìn)化、基因表達(dá)、蛋白功能分析,獲得如下結(jié)果：1.在江南卷柏基因組中一共鑒定得到了65個(gè)GST基因,分屬于10個(gè)不同的亞家族：Tau、Phi、DHAR、Theta、Zeta、Lambda、EF1Bγ、Ure2p、TCHQD、Hemerythrin和Iota。通過(guò)保守結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè),這65個(gè)基因都具有典型的GST結(jié)構(gòu)域。2.Tau類GST是江南卷柏中成員最多的亞家族,在所有陸地植物中,只有最低等的苔蘚植物小立碗蘚沒(méi)有Tau類GST的存在,其他四種具有維管結(jié)構(gòu)植物都存在拷貝數(shù)最多的Tau類GST,這表明Tau類GST可能起源于維管植物。通過(guò)染色體定位,我們發(fā)現(xiàn)Tau類GST是以串聯(lián)重復(fù)的方式在江南卷柏基因組中快速擴(kuò)張的。對(duì)于Phi類GST,在其他陸地植物中都有八個(gè)以上成員,而在江南卷柏中只有兩個(gè),此外,兩個(gè)Phi類GSTs在不同pH和溫度條件下進(jìn)行活性分析發(fā)現(xiàn),它們?cè)趐H 6.0-9.5,以及30-65℃范圍內(nèi)均具有較高的催化活性,表明這兩個(gè)蛋白能在比較寬的環(huán)境變化條件下發(fā)揮功能,預(yù)示著這兩Phi類GST基因可能對(duì)江南卷柏適應(yīng)復(fù)雜的陸地環(huán)境具有重要作用。3.組織特異性表達(dá)模式分析發(fā)現(xiàn),有41個(gè)基因在根、莖和葉三個(gè)組織中都有表達(dá),有20個(gè)基因在三個(gè)組織中部分表達(dá),有四個(gè)基因(SmGSTU14、SmGSTU22、 SmGSTU47、SmGSTT1)在三個(gè)組織中都不表達(dá),表明江南卷柏GST基因家族的表達(dá)模式發(fā)生了分化。4.對(duì)重組蛋白進(jìn)行誘導(dǎo)表達(dá)并進(jìn)行酶活測(cè)定發(fā)現(xiàn),12個(gè)重組GST蛋白對(duì)CDNB都有催化活性,而對(duì)DHA沒(méi)有檢測(cè)到催化活性,并且不同的蛋白有不同的底物譜,同一亞家族內(nèi)部,不同亞家族之間對(duì)底物的催化活性相差很大,說(shuō)明江南卷柏GST基因家族成員之間存在著明顯的功能分化。綜合基因序列、基因結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)發(fā)育、組織特異性表達(dá)模式、蛋白質(zhì)生化功能的分析,本文發(fā)現(xiàn)江南卷柏GST基因家族在基因序列、基因結(jié)構(gòu)、組織特異性表達(dá)模式、蛋白質(zhì)生化功能等不同層次上存在著功能分化。通過(guò)系統(tǒng)分析和染色體定位,本文揭示了GST基因家族在陸地植物中的復(fù)雜進(jìn)化模式。
【關(guān)鍵詞】：谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶 江南卷柏 基因克隆 基因表達(dá)模式 蛋白功能分化
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q943.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 引言9-22
• 1.1 基因家族9-13
• 1.1.1 基因家族的形成及其擴(kuò)張方式9-10
• 1.1.2 基因重復(fù)后的進(jìn)化命運(yùn)10-13
• 1.2 谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(GST)概述13-20
• 1.2.1 GST基因家族的分類和命名13-14
• 1.2.2 GST的基因結(jié)構(gòu)14
• 1.2.3 GST的蛋白結(jié)構(gòu)14-15
• 1.2.4 GST的主要催化機(jī)制15-16
• 1.2.5 GST的功能16-20
• 1.2.5.1 Tau和phi類GST16-18
• 1.2.5.2 Zeta和theta類GSTs18
• 1.2.5.3 DHAR和lambda類GSTs18-19
• 1.2.5.4 TCHQD類和Ure2p類GSTs19
• 1.2.5.5 Hemerythrin類和iota類GSTs19-20
• 1.2.5.6 微粒體類GSTs20
• 1.3 江南卷柏基因組簡(jiǎn)介20
• 1.4 本論文的目的和意義20-22
• 2 江南卷柏GST基因的鑒定和表達(dá)模式研究22-33
• 2.1 材料和方法22-24
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料22
• 2.1.2 基因的搜索和鑒定22
• 2.1.3 引物設(shè)計(jì)22
• 2.1.4 總RNA的提取22-23
• 2.1.5 RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA23
• 2.1.6 系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系分析23-24
• 2.1.7 序列相似性分析和基因結(jié)構(gòu)分析24
• 2.1.8 江南卷柏GST基因家族的表達(dá)模式分析24
• 2.2 結(jié)果與分析24-32
• 2.2.1 序列搜索與鑒定24-25
• 2.2.2 系統(tǒng)發(fā)生分析25-26
• 2.2.3 基因結(jié)構(gòu)分析26-27
• 2.2.4 Tau類GST擴(kuò)張機(jī)制27-28
• 2.2.5 GST在陸地植物中的進(jìn)化28-29
• 2.2.6 江南卷柏GST基因家族表達(dá)模式分析29-32
• 2.2.6.1 江南卷柏總RNA的提取29-30
• 2.2.6.2 江南卷柏GST基因家族表達(dá)模式分析30-32
• 2.3 討論32-33
• 3 江南卷柏GSTs蛋白質(zhì)的功能分化研究33-44
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方法33-38
• 3.1.1 表達(dá)引物設(shè)計(jì)33
• 3.1.2 PCR擴(kuò)增33
• 3.1.3 DNA回收33-34
• 3.1.4 大腸桿菌BL21感受態(tài)的制備34-35
• 3.1.5 重組表達(dá)載體的構(gòu)建35-36
• 3.1.5.1 質(zhì)粒的提取35
• 3.1.5.2 載體雙酶切35-36
• 3.1.5.3 連接36
• 3.1.5.4 轉(zhuǎn)化36
• 3.1.6 陽(yáng)性重組子的鑒定36-37
• 3.1.7 重組蛋白的原核表達(dá)37
• 3.1.8 重組蛋白的純化37-38
• 3.1.9 重組蛋白的酶學(xué)活性檢測(cè)38
• 3.2 結(jié)果和分析38-43
• 3.2.1 江南卷柏GST基因表達(dá)載體的構(gòu)建38-39
• 3.2.2 重組蛋白的誘導(dǎo)和純化39-40
• 3.2.3 重組蛋白的酶學(xué)活性分析40-43
• 3.2.3.1 底物活性的分析40-41
• 3.2.3.2 重組蛋白的動(dòng)力學(xué)分析41
• 3.2.3.3 重組蛋白的pH依賴性和溫度依賴性分析41-43
• 3.3 討論43-44
• 4 結(jié)論44-45
• 參考文獻(xiàn)45-51
• 附錄51-59
• 個(gè)人簡(jiǎn)介59-60
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介60-62
• 致謝62

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3 張彥;江南卷柏孢子發(fā)育轉(zhuǎn)錄組分析及其與擬南芥種子成熟發(fā)育轉(zhuǎn)錄組特征的比較[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：江南卷柏GST基因家族的功能進(jìn)化研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：265392