紅花玉蘭（Magnolia wufengensis）屬木蘭科（Magnoliaceae）木蘭屬（Magnolia）,其種內(nèi)具有豐富的花色、花型及花被片數(shù)目等自然變異,使其成為研究被子植物花器官形態(tài)建成和發(fā)育演變的理想材料。經(jīng)典花發(fā)育ABCDE模型中AP1是決定外側(cè)花器官特征的MADS-box基因,但已有對基部被子植物和基部雙子葉植物中AGL6同源基因表達模式研究推測AGL6同源基因可能具有A類基因功能。為此本文對紅花玉蘭中APETATAL1-like和AGAMOUS-LIKE 6-like 基因及AP1/SEP/AGL6亞族成員進行同源克隆,分析其表達模式和驗證其功能,并研究其蛋白相互作用,以揭示紅花玉蘭AP1和AGL6同源基因在花被片發(fā)育中的作用。主要研究結(jié)果如下:1、紅花玉蘭AP1同源基因的克隆與功能分析紅花玉蘭僅有一個AP1-like基因,具有FUL motif和paleoAP1 motif結(jié)構(gòu)域,在系統(tǒng)進化樹上與木蘭類植物FUL同源基因聚類在一起。半定量分析表明MawuAP1在葉片和各輪花器官中均有表達;實時定量結(jié)果表明MawuAP1在苞片中表達水平較高,花器官中除心皮外,由外... 

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【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 研究背景
    1.2 植物花被片的起源假說
    1.3 MADS-Box轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控植物花發(fā)育的研究
        1.3.1 花發(fā)育調(diào)控模型與MADS-Box家族基因起源
        1.3.2 MADS-box基因調(diào)控花被片發(fā)育的研究
        1.3.3 AP1亞族基因的研究進展
        1.3.4 AGL6亞族基因的研究進展
        1.3.5 AP1/SEP/AGL6進化系同源基因的研究進展
    1.4 紅花玉蘭及其相關(guān)研究
        1.4.1 發(fā)現(xiàn)紅花玉蘭
        1.4.2 紅花玉蘭MADS-box基因研究
    1.5 研究目的和意義
    1.6 研究技術(shù)路線
2 紅花玉蘭AP1同源基因克隆及功能分析
    2.1 材料與方法
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 主要試劑和儀器
        2.1.3 試驗方法
            2.1.3.1 紅花玉蘭總RNA提取
            2.1.3.2 紅花玉蘭總RNA樣品中的DNA消化
            2.1.3.3 紅花玉蘭總RNA逆轉(zhuǎn)錄
            2.1.3.4 3'RACE基因克隆技術(shù)
            2.1.3.5 PCR產(chǎn)物的電泳檢測與膠回收
            2.1.3.6 5'RACE基因克隆技術(shù)
            2.1.3.7 構(gòu)建克隆載體
            2.1.3.8 構(gòu)建雙元表達載體
            2.1.3.9 轉(zhuǎn)化大腸桿菌
            2.1.3.10 質(zhì)粒提取
            2.1.3.11 轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌
            2.1.3.12 轉(zhuǎn)染擬南芥
            2.1.3.13 轉(zhuǎn)基因擬南芥快速鑒定技術(shù)
            2.1.3.14 半定量PCR分析
            2.1.3.15 實時定量分析
        2.1.4 AP1同源基因特征結(jié)構(gòu)域分析
        2.1.5 種子植物AP1同源基因系統(tǒng)進化樹構(gòu)建
        2.1.6 MawuAP1在紅花玉蘭中表達的組織特異性
        2.1.7 MawuAP1在花器官發(fā)育不同階段的表達模式
        2.1.8 本章所用引物
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 MawuAP1基因克隆及結(jié)構(gòu)域分析
        2.2.2 AP1同源基因系統(tǒng)進化樹
        2.2.3 MawuAP1組織表達特異性及表達模式分析
        2.2.4 MawuAP1轉(zhuǎn)基因擬南芥功能分析
    2.3 討論
        2.3.1 MawuAP1不具有決定花被片性狀的功能
        2.3.2 AP1/FUL基因亞族功能分化
    2.4 小結(jié)
3 紅花玉蘭AGL6同源基因克隆及功能分析
    3.1 材料與方法
        3.1.1 植物材料
        3.1.2 主要試劑和儀器
        3.1.3 基因克隆及載體構(gòu)建方法
        3.1.4 木蘭屬AGL6同源基因克隆及特征結(jié)構(gòu)域分析
        3.1.5 種子植物AGL6同源基因系統(tǒng)進化樹構(gòu)建
        3.1.6 種子植物AGL6同源基因組織表達特異性及表達模式分析
        3.1.7 MawuAGL6_1/2在紅花玉蘭中表達的組織特異性
        3.1.8 MawuAGL6_1/2在花器官發(fā)育不同階段的表達模式
        3.1.9 MawuAGL6_1/2在不同花被片數(shù)花芽中的表達模式分析
        3.1.10 MawuAGL6_1/2轉(zhuǎn)基因擬南芥功能分析
        3.1.11 體視顯微鏡和掃描電子顯微鏡
        3.1.12 本章所用引物
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 紅花玉蘭AGL6同源基因克隆
        3.2.2 MawuAGL6_1/2結(jié)構(gòu)域分析
        3.2.3 種子植物AGL6同源叢因系統(tǒng)進化研究
        3.2.4 種子植物AGL6亞族基因表達模式分析
        3.2.5 MawuAGL6_1/2在紅花玉蘭花發(fā)育中的表達模式
            3.2.5.1 MawuAGL6_1/2在不同發(fā)育階段的表達模式
            3.2.5.2 MawuAGL6_1/2在不同花被片數(shù)紅花玉蘭表達模式
        3.2.6 MawuAGL6_1/2轉(zhuǎn)基因擬南芥功能分析
    3.3 討論
        3.3.1 MawuAGL6_1/2在花被片發(fā)育中的功能
        3.3.2 基因重復事件導致AGL6同源基因功能分化
    3.4 小結(jié)
4 紅花玉蘭MADS-BOX基因表達模式分析
    4.1 材料與方法
        4.1.1 植物材料
        4.1.2 主要試劑和儀器
        4.1.3 試驗方法
            4.1.3.1 紅花玉蘭SEP同源基因克隆
            4.1.3.2 紅花玉蘭SEP同源基因特征結(jié)構(gòu)域分析
            4.1.3.3 被子植物SEP同源基因系統(tǒng)進化分析
            4.1.3.4 紅花玉蘭花發(fā)育MADS-box同源基因表達模式分析
            4.1.3.5 種子植物AP1/SEP/AGL6同源基因系統(tǒng)進化樹構(gòu)建
        4.1.4 本章所用引物
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 紅花玉蘭SEP同源基因特征結(jié)構(gòu)域分析
        4.2.2 被子植物SEP同源基因系統(tǒng)進化分析
        4.2.3 紅花玉蘭花發(fā)育MADS-box基因表達模式分析
        4.2.4 種子植物AP1/SEP/AGL6亞族基因系統(tǒng)進化研究
    4.3 討論
    4.4 小結(jié)
5 MawuAGL6_1/2、MawuAP1蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測與蛋白相互作用分析
    5.1 材料與方法
        5.1.1 主要試劑與儀器
        5.1.2 試驗方法
            5.1.2.1 氨基酸序列分析
            5.1.2.2 蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)預測
            5.1.2.3 In-fusion同源克隆法構(gòu)建酵母表達載體
            5.1.2.4 配制酵母雙/三雜培養(yǎng)基
            5.1.2.5 酵母感受態(tài)制備及轉(zhuǎn)化
            5.1.2.6 MawuAGL6_1/2與紅花玉蘭MADS-box基因蛋白相互作用
            5.1.2.7 MawuAGL6_1/2M、I、K、C結(jié)構(gòu)域與紅花玉蘭MADS-box轉(zhuǎn)錄因子相互作用
            5.1.2.8 MawuAGL6_1/2與擬南芥MADS-box轉(zhuǎn)錄因子蛋白相互作用
                5.1.2.8.1 酵母雙雜實驗
                5.1.2.8.2 酵母三雜實驗
            5.1.2.9 MawuAP1與紅花玉蘭MADS-box轉(zhuǎn)錄因子相互作用
        5.1.3 本章所用引物列表
    5.2 結(jié)果與分析
        5.2.1 MawuAGL6_1/2、MawuAP1氨基酸序列分析
        5.2.2 MawuAGL6_1/2三級結(jié)構(gòu)預測
        5.2.3 MawuAGL6_1/2與紅花玉蘭MADS-box轉(zhuǎn)錄因子相互作用
        5.2.4 MawuAGL6_1/2與擬南芥MADS-box轉(zhuǎn)錄因子相互作用
        5.2.5 MawuAGL6_1/2與AtAP3、AtSEP3轉(zhuǎn)錄因子相互作用
        5.2.6 MawuAP1與紅花玉蘭MADS-box轉(zhuǎn)錄因子蛋白相互作用
    5.3 討論
        5.3.1 MawuAGL6_1/2、MawuAP1蛋白相互作用模式
        5.3.2 MawuAGL6_1/2、MawuAP1在花被片發(fā)育中的作用模型
    5.4 小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 紅花玉蘭MawuAGL6_1/2具有A類基因功能
    6.2 基因重復與基因表達模式、功能分化及系統(tǒng)進化
    6.3 展望
參考文獻
附錄A AP1/SEP/AGL6亞族基因編碼區(qū)序列
附錄B AP1/SEP/AGL6亞族系統(tǒng)進化樹基因氨基酸序列
附錄C 花芽采集時間與大小
個人簡介
導師簡介
獲得成果目錄清單
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]AGAMOUS like 6亞家族基因研究進展[J]. 王珍華,胡立霞,鐘丹,韓雪,龐基良.  西北植物學報. 2012(07)
[2]Ectopic expression of a hyacinth AGL6 homolog caused earlier flowering and homeotic conversion in Arabidopsis[J]. FAN JinHui1, LI WenQing2, DONG XiuChun1, GUO Wei1 ＆ SHU HuaiRui3 1 College of Forestry, Shandong Agricultural University, Taian 271018, China; 2 College of Biological Science, China Agricultural University, Beijing 100094, China; 3 College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Taian 271018, China.  Science in China（Series C:Life Sciences）. 2007(05)



本文編號：3713476