【摘要】：粗山羊草(Aegilops taushii,2n=2x=14,DD)是六倍體小麥D染色體組供體,為小麥提供了珍貴的抗病、抗逆相關(guān)的遺傳資源,這些基因增強了植物的適應(yīng)性,在作物種質(zhì)創(chuàng)制中具有重要的作用。隨著粗山羊草遺傳學(xué)以及基因組學(xué)研究的發(fā)展,粗山羊草被認(rèn)為是研究小麥基因功能以及分子進(jìn)化研究的重要的植物。茉莉酸(Jasmonic acid,JA)是由脂質(zhì)衍生的重要的植物激素,JA及其生物活性的衍生物(Jasmonic acid derivatives,Jas)在介導(dǎo)植物抵抗植食性昆蟲、抗死體營養(yǎng)性細(xì)菌、抵抗各種生物脅迫中具有重要作用,也在營養(yǎng)生殖、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)、以及衰老等發(fā)育調(diào)控過程中扮演重要作用。為了解析粗山羊草中抗逆基因的表達(dá)譜,我們利用14天的粗山羊草幼苗,使用5 mM茉莉酸溶液處理1 h和6 h后取地上部分對其進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序、生物信息學(xué)分析、構(gòu)建了基因表達(dá)譜,并對茉莉酸信號路徑的標(biāo)志基因JAZ進(jìn)行基因家族分析,主要結(jié)果如下:一、經(jīng)過有參轉(zhuǎn)錄組分析,共發(fā)現(xiàn)了22112個轉(zhuǎn)錄單元,其中10983是未注釋基因。對組裝的轉(zhuǎn)錄單元進(jìn)行差異表達(dá)分析,有3078個差異表達(dá),其中有約50%未注釋。為了推斷基因的功能,我們利用多種方法對未注釋的轉(zhuǎn)錄單元進(jìn)行功能注釋。將注釋的差異基因進(jìn)行GO富集分析,主要富集到響應(yīng)外界刺激、響應(yīng)茉莉酸刺激、氧化還原反應(yīng)等方面中。將茉莉酸誘導(dǎo)的基因聚類分析主要分為四類,分別為瞬時誘導(dǎo)表達(dá)基因(Transiently induced genes,TIG)、瞬時抑制表達(dá)基因(Transiently repressed genes,TRG)、持續(xù)誘導(dǎo)表達(dá)基因(Sustainedly induced genes,SIG)和持續(xù)抑制表達(dá)的基因(Sustainedly repressed genes,SRG)四類。根據(jù)以上信息構(gòu)建茉莉酸誘導(dǎo)的基因表達(dá)譜。二、JAZ(Jasmonate ZIM-domain)基因是茉莉酸信號路徑中重要基因,我們利用同源檢索的方法鑒定了粗山羊草中9個JAZ基因,與擬南芥、水稻、短柄草中已經(jīng)鑒定的JAZ基因進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析,并進(jìn)行組織差異表達(dá)分析,發(fā)現(xiàn)AetJAZ5和AetJAZ8單獨聚為一小類,AetJAZ6和AetJAZ7單獨聚為一小類,這兩小類又聚到一類,在短柄草、水稻中有同源基因,在擬南芥中沒有同源基因。經(jīng)過組織特異性表達(dá)分析,發(fā)現(xiàn)AetJAZ6和AetJAZ7在我們研究的各個組織都未表達(dá)。提出兩種可能:(1)AetJAZ6和AetJAZ7為AetJAZ8基因在復(fù)制后的基因,可能發(fā)生了假基因化;(2)茉莉酸信號路徑中的JAZ基因表達(dá)存在組織特異性以及時空特異性規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：Q943.2
【圖文】：

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 引言2圖1.1 小麥多倍體進(jìn)化 (Rasheed et al., 2018)Figure 1.1 Evolution of polyploid wheat (Rasheed et al., 2018)1.2 粗山羊草基因組學(xué)、比較基因組學(xué)及轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究與發(fā)展2013 年，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所等單位合作首次完成了粗山羊草基因組測序，繪制了小麥 D 基因組物理圖譜 (Jia et al., 2013)。而在 2018 年，羅明誠教授帶領(lǐng)的科研團隊以及賈繼增研究員帶領(lǐng)的科研團隊相繼完成了粗山羊草基因組精細(xì)物理圖譜的繪制，該研究借助于 BAC文庫測序、全基因組鳥槍法測序、遺傳圖譜的構(gòu)建以及 Bionano 光學(xué)基因組作圖的方法，實現(xiàn)了粗山羊草基因組的升級與完善 (Luo et al., 2017; Zhao et al., 2017)。粗山羊草基因組大小約 4.0 Gb，

途徑中的上游調(diào)控基因，誘導(dǎo)下游茉莉酸應(yīng)答基因表達(dá)，包括一些調(diào)控茉莉酸合成的基因，這些基因又促進(jìn)了JA合成過程中中間產(chǎn)物的形成，使茉莉酸信號路徑中信號放大。圖1.2 植物體內(nèi)茉莉酸的生物合成途徑 (Song et al., 2013)Figure 1.2 Model for the JA biosynthetic pathway in plant (Song et al., 2013)1.5 茉莉酸信號路徑JA信號路徑主要包括茉莉酸信號的識別與信號傳導(dǎo)兩部分，在模式植物中，關(guān)于茉莉酸信號途徑的傳導(dǎo)模式的分子機制已經(jīng)被闡明：在沒有或者低水平JA存在的情況下，JAZ阻遏蛋白家族和其他的一些共抑制子蛋白例如NINJA (novel interactor of JAZ，NINJA)、TPL (TOPLESS) 等形成復(fù)合物與茉莉酸信號路徑中關(guān)鍵基因MYC2轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，使MYC2轉(zhuǎn)錄因子不能激活茉莉酸早期應(yīng)答基因的表達(dá)；在植株受到脅迫或者傷害時，茉莉酸含量上升并在JAR1的催化下與Ile生成

使JAZ蛋白的泛素化并在26S蛋白酶體作用下將JAZ蛋白降解，釋放出MYC2轉(zhuǎn)錄因子，起始調(diào)控茉莉酸應(yīng)答基因的轉(zhuǎn)錄 (Balbi et al., 2008; Chico et al., 2008; Miersch et al., 2008; Staswick et al.,2008; Ye et al., 2009; Pauwels et al., 2010; Zhang et al., 2015; Pratiwi et al., 2017) (圖1.3)。下面將詳細(xì)介紹JA誘導(dǎo)的信號傳導(dǎo)途徑中幾個關(guān)鍵的組份。圖1.3 植物體內(nèi)茉莉酸信號路徑 (Wasternack et al., 2013)Figure 1.3 Jasmonic acid signaling pathway in plants (Wasternack et al., 2013)1.5.1 SCFCOI1復(fù)合物植物體內(nèi)信號接收和傳遞主要是通過泛素－蛋白酶體系來完成的，SCF作為E3泛素連接酶起作用，它包含SKP1/Cullin/Fbox，F(xiàn)-box能夠特異識別泛素化的目標(biāo)蛋白，隨后將泛素化的蛋白轉(zhuǎn)移至26S蛋白酶體降解。在茉莉酸信號傳導(dǎo)過程中COI作為F-box蛋白，即茉莉酸的主要受體發(fā)揮作用，SCFCOI1復(fù)合物與JA-Ile結(jié)合后能夠特異性的識別并促使JAZ蛋白被26S蛋白酶體降解。研究發(fā)現(xiàn)，其他一些植物激素信號的受體也能與SCF復(fù)合物以類似的方式結(jié)合產(chǎn)生作用

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 馮孟杰;徐恒;張華;朱英;;茉莉素調(diào)控植物生長發(fā)育的研究進(jìn)展[J];植物生理學(xué)報;2015年04期

2 郎杰;張海泉;楊虹;;粗山羊草在小麥遺傳育種中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2014年05期

3 任強;劉慧娟;陳洋;徐世昌;何名召;辛志勇;張增艷;;人工合成小麥CI191抗條銹病基因的鑒定及分子標(biāo)記定位[J];作物學(xué)報;2010年05期

4 張海泉;郎杰;馬淑琴;張寶石;;粗山羊草抗條銹病新基因YrY206遺傳分析和微衛(wèi)星標(biāo)記[J];生物工程學(xué)報;2008年08期

5 張海泉;賈繼增;楊虹;張寶石;;來自粗山羊草抗條銹病基因的SSR標(biāo)記[J];遺傳;2008年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 江珍紅;植物免疫響應(yīng)的大規(guī)模轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

本文編號：2746567