【摘要】：溫度是影響植物生長的重要環(huán)境因素之一。近年來,全球氣候環(huán)境發(fā)生變化,許多植物受到了溫度脅迫影響。為探究溫度脅迫對植物生長發(fā)育影響的分子機(jī)理,本文首先以主要的糧食作物高粱為研究對象,初步探查了經(jīng)典植物激素生長素的響應(yīng)因子家族ARFs(Auxin Response Factors)在溫度脅迫條件下的表達(dá)模式變化。隨后,為了進(jìn)一步研究植物應(yīng)對溫度脅迫的響應(yīng)機(jī)理,選擇遺傳背景最清晰的模式植物擬南芥為研究對象,在形態(tài)學(xué)觀察的基礎(chǔ)上對其溫度脅迫條件下可能的脅迫響應(yīng)基因,尤其是生長素等其他激素可能的響應(yīng)途徑進(jìn)行了探索。主要結(jié)果如下:1、使用生物信息學(xué)方法,在高粱(Sorghum bicolor)中篩選出25個ARF基因,隨后采用實時定量技術(shù)研究了這25個ARF基因在高粱不同組織中的表達(dá)情況。此外,進(jìn)行了高粱幼苗的溫度脅迫實驗,發(fā)現(xiàn)一些響應(yīng)溫度脅迫的ARF基因,并使用原位雜交技術(shù)研究了其中ARF3、ARF10、ARF15、ARF17以及ARF24這5個高表達(dá)基因的定位和定性。2、使用光學(xué)投影層析(Optical Projection Tomography,OPT)技術(shù)對高溫脅迫后恢復(fù)生長的擬南芥(Arabidopsis thaliana)角果進(jìn)行了三維重建和觀察,發(fā)現(xiàn)高溫脅迫對擬南芥胚珠的生長發(fā)育造成嚴(yán)重影響,而低溫影響不明顯。為了探查擬南芥高溫脅迫響應(yīng)基因,利用轉(zhuǎn)錄本測序技術(shù)在高溫脅迫下擬南芥胚胎分化前后兩個關(guān)鍵時期胚珠樣本中共獲得了48G的基因表達(dá)數(shù)據(jù),然后對測序數(shù)據(jù)進(jìn)行了多項生物信息學(xué)分析,從而對高溫脅迫下南芥胚珠發(fā)育過程的基因表達(dá)情況有了更深的理解。3、為了更好地分析轉(zhuǎn)錄本(Transcriptional transcript,TT)中差異表達(dá)的基因數(shù)據(jù),進(jìn)一步篩選在擬南芥胚珠發(fā)育過程中響應(yīng)高溫脅迫反應(yīng)的基因,一方面,將TT數(shù)據(jù)與KEGG數(shù)據(jù)庫(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)中植物激素信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)通路圖(Plant hormone signal transduction pathway,PHST)進(jìn)行比較分析,發(fā)現(xiàn)TT數(shù)據(jù)中有42個基因家族共計270個基因成員在PHST中占據(jù)重要地位(其中71個基因在高溫脅迫前后表達(dá)量差異顯著),并制作了與擬南芥高溫脅迫相關(guān)的PHST基因熱圖。接著選擇生長素信號通路,利用實時定量PCR分析技術(shù)驗證了在TT數(shù)據(jù)庫中差異表達(dá)顯著的20個生長素調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)擬南芥中有15個基因響應(yīng)分化前胚珠(胚胎發(fā)育至球形期)的高溫脅迫,5個基因響應(yīng)分化后胚珠(胚胎發(fā)育至魚雷期)的高溫脅迫。另一方面,將收集和整理出的近5年來與擬南芥和高溫脅迫有密切關(guān)系的44個功能基因在TT數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行比較分析,篩選出16個差異表達(dá)顯著的基因。實時定量PCR分析驗證顯示這16個功能基因中,有9個基因響應(yīng)分化前胚珠的高溫脅迫,10個基因響應(yīng)分化后胚珠的高溫脅迫。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S514;Q943.2
【圖文】：

圖 2.1 高粱 25 個 ARF 蛋白 B3 DNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域的多重序列比對分析隨后，對擬南芥，水稻和高粱的全部 ARFs 家族成員進(jìn)行了系統(tǒng)進(jìn)化樹的制作，并繪制了圓形進(jìn)化樹，如圖 2.2 所示。系統(tǒng)進(jìn)化樹顯示，這三個物種的 ARF 蛋白主

圖 2.2 擬南芥、水稻和高粱 ARF 蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化樹分析OsARFs 為水稻 ARF 蛋白，AtARFs 為擬南芥 ARF 蛋白，SbARF 為高粱 ARF 蛋白。不同顏色代表不同類別的分支

第二章 高粱生長素反應(yīng)因子基因家族對溫度脅迫的響應(yīng)2.2.3 高粱 ARFs 基因在溫度脅迫下的差異表達(dá)本研究中，使用萌發(fā)生長 14 天的高粱幼苗進(jìn)行高溫和低溫脅迫處理。處理時間分別為1h，3h和6h，處理完成后收集材料進(jìn)行RNA提取、反轉(zhuǎn)錄和qRT-PCR。qRT-PCR的結(jié)果如圖 2.5 和圖 2.6 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2743049