本文關(guān)鍵詞：茄子HSFs和HSPs基因鑒定及其在高溫下的表達模式分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：熱激蛋白(Heat shock proteins,Hsps)和熱激轉(zhuǎn)錄因子(heat shock factors,Hsfs)普遍存在于各種植物中,它們對植物生長和防御非生物脅迫起著至關(guān)重要的作用。茄子(Solanum melongema L.)是茄科茄屬重要的蔬菜作物,產(chǎn)量和質(zhì)量極易受到不良環(huán)境的影響,如高溫、水澇,從而導(dǎo)致減產(chǎn)。目前,關(guān)于茄子Hsf和Hsp基因家族相關(guān)研究還未見報道,因此對其進行相關(guān)分子生物學(xué)研究,以揭示Hsf和Hsp的生物學(xué)功能具有重要意義。本研究利用生物信息學(xué)方法對Hsf和Hsp基因家族成員在茄子基因組水平上搜索鑒定,并對其分類、系統(tǒng)進化關(guān)系、蛋白基序、外顯子-內(nèi)含子結(jié)構(gòu)等進行分析;并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測序全面分析了在高溫脅迫(42℃6h)下茄子熱敏品系05-1和耐熱品系05-4中Hsf和Hsp的基因表達。通過GeNorm、Normfinder和BestKeeper 3種軟件分析茄子9個候選內(nèi)參基因的表達穩(wěn)定性,確定了定量分析相關(guān)基因表達的最佳內(nèi)參基因;利用實時熒光定量技術(shù)研究了部分茄子Hsf和Hsp基因在高溫脅迫(42℃6h)下的表達情況。為明確茄子Hsf和Hsp的功能及在抗高溫過程中分子機制奠定基礎(chǔ)。本研究獲得主要結(jié)果如下:1.從茄子基因組中鑒定得到24個Hsf和174個Hsp(39個sHsp,57個Hsp40,21個Hsp60,30個Hsp70,17個Hsp90和10個Hsp100)。基于生物信息學(xué)和進化分析,Hsf家族基因可劃3個亞類,sHsp分為10個亞類,Hsp40分為3個亞類,Hsp60、Hsp70、Hsp90和Hsp100各分為4個亞類。2.通過對茄子、擬南芥、番茄三個物種的Hsf和Hsp基因進化樹分析表明茄子Hsf和Hsp基因在進化關(guān)系上和番茄的親緣關(guān)系更近一些,表明它們擁有一個共同的祖先。此外,在三個物種中還發(fā)現(xiàn)84對直系同源基因和17對旁系同源基因。3.茄子Hsf和Hsp家族基因的蛋白基序分析表明,保守基序在各家族基因之間均存在缺失,無一包含全部的基序。外顯子-內(nèi)含子結(jié)構(gòu)分析表明,茄子Hsf和Hsp各家族基因成員所含內(nèi)含子和外顯子的數(shù)目也存在很大差異,內(nèi)含子長度的不同可能造成茄子Hsf和Hsp基因功能的多樣性。4.利用RNA-Seq技術(shù)分析了熱敏品系05-1和耐熱品系05-4熱處理前后基因表達譜,獲得差異表達基因。GO和Pathway顯著性富集分析表明,茄子熱脅迫響應(yīng)基因主要參與代謝途徑、激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白加工等過程。其中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白加工通路中發(fā)現(xiàn)許多熱激蛋白如sHsp、Hsp40、Hsp70和Hsp90的富集。借助轉(zhuǎn)錄組測序全面分析了在高溫脅迫(42℃6h)下茄子Hsf和Hsp基因家族成員的表達譜,結(jié)果表明,茄子Hsf和Hsp在兩個品系中具有類似的表達模式,大多數(shù)Hsf和Hsp家族成員參與茄子苗期對高溫的響應(yīng)。5.利用實時熒光定量技術(shù),對來源于RNA-Seq轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫的茄子候選內(nèi)參基因SmEF1a、SmEF2、SmCK1、Sm TRX、Sm40sRNA、Sm60sRNA、SmDAHPSI和SmUCP的表達進行分析,以SmActin為對照,發(fā)現(xiàn)SmEF1a在05-4和05-1品系42℃持續(xù)處理24h時葉片中的表達最為穩(wěn)定,其次是SmUCP內(nèi)參基因;在05-4和05-1品系42℃處理6h的不同組織(根、莖、葉)中,表達最穩(wěn)定的內(nèi)參基因是SmEF1a,其次是Sm60sRNA。6.利用Q-PCR技術(shù)研究了SmHsfA1b、Sm17.9B-sHsp、Sm26.4-sHsp、SmcpHsc70-2、SmHsp90-7.2基因在連續(xù)高溫下的表達情況,結(jié)果表明,高溫處理能快速誘導(dǎo)茄子SmHsfA1b、Sm17.9B-sHsp、Sm26.4-sHsp、SmcpHsc70-2和SmHsp90-7.2基因的表達,在熱敏品系05-1和耐熱品系05-4中表達規(guī)律類似,并且在持續(xù)熱處理的大部分時期內(nèi)耐熱品系中的表達量更高,說明它們很可能參與高溫脅迫條件下對下游基因的表達與調(diào)控。此外,它們在不同器官中表達強弱也不同,說明其參與茄子高溫處理前后根、莖、葉的生長發(fā)育等過程,并且其發(fā)揮作用時還與其調(diào)控的部位有關(guān)。綜合以上結(jié)果,初步確定這5個基因可能為茄子耐熱相關(guān)基因。
【關(guān)鍵詞】：茄子 高溫脅迫 熱激轉(zhuǎn)錄因子 熱激蛋白 轉(zhuǎn)錄組測序 內(nèi)參基因 基因表達
【學(xué)位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S641.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-13
• 1 前言13-33
• 1.1 植物對高溫脅迫的響應(yīng)13-17
• 1.1.1 植物對高溫響應(yīng)的形態(tài)和生理學(xué)基礎(chǔ)13-15
• 1.1.2 植物對高溫響應(yīng)的分子生物學(xué)基礎(chǔ)15-17
• 1.2 植物熱激轉(zhuǎn)錄因子研究進展17-22
• 1.2.1 植物熱激轉(zhuǎn)錄因子的基本結(jié)構(gòu)18
• 1.2.2 植物熱激轉(zhuǎn)錄因子的分類和多樣性18-19
• 1.2.3 植物熱激轉(zhuǎn)錄因子的功能19-22
• 1.2.4 熱激轉(zhuǎn)錄因子活性的調(diào)節(jié)22
• 1.3 植物熱激蛋白研究進展22-30
• 1.3.1 熱激蛋白的發(fā)現(xiàn)23
• 1.3.2 熱激蛋白的種類和定位23-27
• 1.3.3 熱激蛋白的特點27-28
• 1.3.4 熱激蛋白的主要功能28-30
• 1.3.5 熱激蛋白的表達調(diào)控30
• 1.4 茄子耐熱研究進展30-31
• 1.5 轉(zhuǎn)錄組學(xué)在植物抗熱方面的研究進展31-32
• 1.6 本研究的目的和意義32-33
• 2 材料與方法33-45
• 2.1 試驗主要試劑和儀器33-34
• 2.1.1 試驗主要試劑33-34
• 2.1.2 試驗主要儀器34
• 2.2 試驗方法34-45
• 2.2.1 茄子Hsf和Hsp基因家族鑒定及生物信息學(xué)分析34-35
• 2.2.2 茄子耐熱品系 05-4 和熱敏品系 05-1 在高溫脅迫下的轉(zhuǎn)錄組分析35-41
• 2.2.3 茄子最佳內(nèi)參基因的篩選41-44
• 2.2.4 茄子部分Hsf和Hsp在高溫脅迫下的表達模式分析44-45
• 3 結(jié)果與分析45-65
• 3.1 茄子Hsf和Hsp基因家族鑒定與生物信息學(xué)分析45-50
• 3.1.1 茄子Hsf和Hsp基因家族的鑒定45
• 3.1.2 茄子Hsf和Hsp家族基因的基本理化性質(zhì)45-46
• 3.1.3 茄子Hsf和Hsp基因家族的進化分析46-48
• 3.1.4 鑒別直系同源基因和旁系同源基因48
• 3.1.5 茄子Hsf和Hsp基因家族的基因結(jié)構(gòu)分析48-49
• 3.1.6 茄子Hsf和Hsp基因家族的保守基序分析49-50
• 3.2 茄子Hsf和Hsp苗期葉片熱脅迫轉(zhuǎn)錄表達譜分析50-58
• 3.2.1 RNA樣品制備50
• 3.2.2 RNA-Seq數(shù)據(jù)比對統(tǒng)計50-51
• 3.2.3 RNA-Seq樣品RNA的測序質(zhì)量評估51
• 3.2.4 樣本差異表達基因統(tǒng)計51-52
• 3.2.5 差異表達基因的GO功能分類52
• 3.2.6 差異表達基因的Pathway顯著性富集分析52-54
• 3.2.7 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白加工通路54-55
• 3.2.8 茄子Hsf和Hsp基因家族的表達譜分析55-58
• 3.2.9 轉(zhuǎn)錄組表達譜Q-PCR驗證58
• 3.3 茄子實時熒光定量PCR內(nèi)參基因的選擇58-62
• 3.3.1 茄子內(nèi)參基因的普通PCR分析58-59
• 3.3.2 茄子內(nèi)參基因的熒光定量PCR分析59-60
• 3.3.3 內(nèi)參基因的表達穩(wěn)定性評價60-62
• 3.4 茄子部分Hsf和Hsp家族成員表達特性分析62-65
• 3.4.1 茄子部分Hsf和Hsp家族成員在持續(xù)高溫脅迫下的表達62-63
• 3.4.2 茄子部分Hsf和Hsp家族成員在高溫脅迫下不同組織中的表達63-65
• 4 討論65-75
• 4.1 茄子中的Hsf和Hsp基因、系統(tǒng)進化和結(jié)構(gòu)性質(zhì)65-67
• 4.2 茄子響應(yīng)高溫脅迫的轉(zhuǎn)錄組表達譜分析67-68
• 4.3 Hsf和Hsp參與茄子對高溫的響應(yīng)68-69
• 4.4 茄子Q-PCR內(nèi)參基因的篩選69-70
• 4.5 茄子Hsf和Hsp家族基因在高溫脅迫下的表達模式70-75
• 4.5.1 茄子Hsf家族基因在高溫下的表達模式分析70-71
• 4.5.2 茄子s Hsp家族基因在高溫下的表達模式分析71
• 4.5.3 茄子Hsp40家族基因在高溫下的表達模式分析71-72
• 4.5.4 茄子Hsp60家族基因在高溫下的表達模式分析72
• 4.5.5 茄子Hsp70家族基因在高溫下的表達模式分析72-73
• 4.5.6 茄子Hsp90家族基因在高溫下的表達模式分析73-74
• 4.5.7 茄子Hsp100家族基因在高溫下的表達模式分析74-75
• 5 結(jié)論75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-96
• 附錄A 攻讀碩士期間發(fā)表文章情況96-97
• 附錄B 茄子Hsf和Hsp家族基因的基本理化性質(zhì)97-103
• 附錄C 茄子Hsf、sHsp、Hsp40、Hsp60、Hsp70、Hsp90、Hsp100系統(tǒng)進化樹103-107
• 附錄D 茄子Hsf、sHsp、Hsp40、Hsp60、Hsp70、Hsp90、Hsp100蛋白基序和基因結(jié)構(gòu)分析107-109

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：茄子HSFs和HSPs基因鑒定及其在高溫下的表達模式分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：439007