【摘要】：蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)是一年生豆科苜蓿屬的植物,基因組較小,遺傳轉(zhuǎn)化效率高,是完成全基因組測序的模式豆科植物。鷹嘴豆(Cicer arietinum L)我國常見的豆科植物,營養(yǎng)物質(zhì)豐富,含有多種蛋白質(zhì)、氨基酸,基因組測序已經(jīng)完成。WOX轉(zhuǎn)錄因子家族是僅在植物中發(fā)現(xiàn)的特異性的轉(zhuǎn)錄因子家族,在植物生長發(fā)育中發(fā)揮重要作用,在非生物脅迫情況下WOX轉(zhuǎn)錄因子也參與作用。本研究通過生物信息學(xué)手段,發(fā)掘鑒定蒺藜苜蓿和鷹嘴豆全基因組中WOX轉(zhuǎn)錄因子成員,通過系統(tǒng)進(jìn)化、基因結(jié)構(gòu)、MEME蛋白基序等分析,預(yù)測蒺藜苜蓿和鷹嘴豆WOX轉(zhuǎn)錄因子基因家族的進(jìn)化和功能,通過熒光定量PCR,分析鹽脅迫下鷹嘴豆WOX轉(zhuǎn)錄因子基因的表達(dá)變化。主要研究結(jié)果如下:利用Pfam在線軟件和HMMER在線軟件,在蒺藜苜蓿基因組篩選得到14個WOX家族成員。命名MtWOX1-Mt WOX14,氨基酸數(shù)在95-590之間,在鷹嘴豆全基因組篩選得到17個WOX轉(zhuǎn)錄因子家族成員。命名Car WOX1-CarWOX17,氨基酸數(shù)在184-408之間。1.利用軟件ClustalW2和MEGA6.0分別對蒺藜苜蓿和鷹嘴豆WOX轉(zhuǎn)錄因子家族進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化分析,結(jié)果顯示,該家族基因可分為三類,分別為:古代進(jìn)化支,中間進(jìn)化支,現(xiàn)代進(jìn)化支。2.利用在線軟件GSDS,分析WOX基因家族在蒺藜苜蓿和鷹嘴豆中的內(nèi)含子、外顯子結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示,進(jìn)化樹分支結(jié)構(gòu)與蒺藜苜蓿-擬南芥進(jìn)化樹的分支結(jié)構(gòu)高度一致,且該家族成員的古代進(jìn)化支和中間進(jìn)化支成員的外顯子結(jié)構(gòu)都較為簡單,僅包含2-3個外顯子,現(xiàn)代進(jìn)化支成員的基因結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些,外顯子個數(shù)2-7個不等。鷹嘴豆中同一亞族中內(nèi)含子數(shù)目相對比較保守,不同亞族間的內(nèi)含子數(shù)目存在差異,相同進(jìn)化支中成員內(nèi)含子、外顯子組織結(jié)構(gòu)具有一定的相似性。古代進(jìn)化支到現(xiàn)代進(jìn)化支中CDS區(qū)呈擴(kuò)增趨勢。這說明WOX基因家族在進(jìn)化過程中功能呈多樣性。3.利用MEME軟件對該家族成員的保守元件進(jìn)行分析,蒺藜苜蓿除Mt WOX10基因外,其他成員皆含有motif1和motif2保守元件,每個進(jìn)化支的保守元件所在位置和保守元件種類呈高度相似。17條鷹嘴豆WOX蛋白序列皆包含保守元件motif1和motif3,且不同進(jìn)化支含有不同結(jié)構(gòu)的保守元件。4.利用熒光定量PCR對鷹嘴豆6條WOX基因在鹽脅迫下的表達(dá)情況進(jìn)行分析。結(jié)果表明,根中CarWOX3、CarWOX5、Car WOX7和CarWOX11轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)上調(diào)。Car WOX7表達(dá)顯著,葉中Car WOX3、CarWOX4、CarWOX5轉(zhuǎn)錄因子的整體表達(dá)水平較低,CarWOX7、CarWOX11和CarWOX14表達(dá)上調(diào)。且CarWOX14在鹽脅迫24h時表達(dá)水平達(dá)到峰值,表達(dá)上調(diào)增加8倍,在整個鹽脅迫處理過程中,WOX基因整體表達(dá)水平呈上升趨勢。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：Q943.2
【圖文】：

第 2 章 蒺藜苜蓿 WOX 轉(zhuǎn)錄因子基因發(fā)掘和鑒定所示，該家族基因可分為三類，分別為：古代進(jìn)化枝（MtWOX9、MtWOX進(jìn)化枝（MtWOX4、MtWOX7、MtWOX10），現(xiàn)代進(jìn)化枝（MtWOX1、MtWOOX3、MtWOX6、MtWOX8、MtWOX12、MtWOX13、MtWOX14）。前人研代進(jìn)化支包含藻類和苔蘚類中 WOX 基因序列，中間進(jìn)化支除了包含維地衣中 WOX 基因序列外，還包含開花植物中的 WOX 基因序列，現(xiàn)代包含開花植物 WOX 基因的序列[19]�？梢姀牡偷戎参锏礁叩戎参�，都X 基因，且古代支家族成員起源最早，古代支擴(kuò)增后分化成中間進(jìn)化支和支，研究還發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代進(jìn)化支的家族成員除包含 WOX 結(jié)構(gòu)域外，還擁有 結(jié)構(gòu)域[67]。WUS 結(jié)構(gòu)域?qū)τ跀M南芥 WUS 蛋白在莖尖分生組織中干細(xì)和花器官模式形成的發(fā)揮功能是非常有必要的[68]。可以推測 WUS 功能結(jié)藜苜蓿組織發(fā)育過程也會起到重要的調(diào)控作用。

哈爾濱師范大學(xué)碩士學(xué)位論文苜蓿-擬南芥進(jìn)化樹的分支結(jié)構(gòu)高度一致，且該家族成員的古代進(jìn)化支和中間進(jìn)化支成員的外顯子結(jié)構(gòu)都較為簡單，僅包含 2-3 個外顯子， 現(xiàn)代進(jìn)化支成員的基因結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些，外顯子個數(shù) 2-7 個不等，這也從側(cè)面說明現(xiàn)代進(jìn)化支呈多樣性進(jìn)化趨勢。利用 MEME[77]軟件對該家族成員的保守元件進(jìn)行分析，如圖 2-3 所示，除MtWOX10 基因外，其他成員皆含有 motif1 和 motif2 保守元件，且集中在 C 端，整體看來，每個進(jìn)化支的保守元件所在位置和保守元件種類呈高度相似。且從圖中可以看出三個分支的家族成員中，至少一條基因在N端包含有motif3保守元件，這也從側(cè)面說明三個分支在進(jìn)化關(guān)系上具有一定的保守性。

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本文編號：2714023