本文關(guān)鍵詞：幾個(gè)蓮花纖維素合酶基因功能的初步分析

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【摘要】：纖維素具有很高的商業(yè)價(jià)值,纖維素合酶(Cellulose Synthase,CESA)是纖維素合成過(guò)程中最關(guān)鍵的酶。蓮花中的纖維素含量豐富,其纖維絲具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和成分,它不止含有大量的纖維素,還含有很多半纖維素。已有的關(guān)于蓮花中纖維素的研究基本是關(guān)于纖維素的提取與利用以及纖維絲的物理和化學(xué)性能,幾乎沒有人從基因水平研究蓮花中纖維素的合成機(jī)理。本文通過(guò)對(duì)蓮花基因組、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序以及一些化學(xué)分析,分析了蓮花中15個(gè)CESA基因的表達(dá)情況,并克隆出其中三個(gè)CESA基因,將其分別轉(zhuǎn)入到擬南芥相應(yīng)cesa突變體中,研究其功能互補(bǔ)情況,這為深入研究蓮花中的纖維素合成機(jī)理以及通過(guò)有效利用蓮花中CESA基因的轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良其他木材植物的纖維素合成量及可利用性提供便利。主要結(jié)果如下:(1)生化分析發(fā)現(xiàn),蓮花葉柄中內(nèi)部纖維素含量高于外部;蓮花纖維絲中不止含有纖維素,還含有大量的半纖維素以及部分木質(zhì)素。(2)通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,分析蓮花轉(zhuǎn)錄組中的一些調(diào)控網(wǎng)絡(luò),并闡明了纖維素合成過(guò)程相關(guān)基因、木質(zhì)化過(guò)程相關(guān)基因的表達(dá)特點(diǎn),隨后對(duì)相關(guān)基因進(jìn)行了q-PCR驗(yàn)證,q-PCR結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組中RPKM值相符。(3)與擬南芥CESA基因做進(jìn)化樹比較,并結(jié)合q-PCR結(jié)果分析,推測(cè)蓮花中的Nnu CESA1B,6D,1A,8,3A,3C,3B,6E這些基因應(yīng)該負(fù)責(zé)蓮花的初生壁中纖維素的形成,Nnu CESA6A在細(xì)胞壁纖維素合成過(guò)程中起輔助的作用。(4)基因互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,蓮花中的Nnu CESA1B能部分回補(bǔ)擬南芥cesa6突變體表型;Nnu CESA4能部分回補(bǔ)擬南芥cesa4突變體表型;Nnu CESA8能部分回補(bǔ)擬南芥cesa8突變體表型。證明蓮花中的基因Nnu CESA1B具有纖維素合酶功能,參與初生細(xì)胞壁中纖維素的合成;Nnu CESA4和Nnu CESA8具有纖維素合酶功能,參與次生細(xì)胞壁中纖維素的形成。
【關(guān)鍵詞】：蓮花 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序 纖維素合酶 基因功能互補(bǔ)
【學(xué)位授予單位】：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q943.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 前言9-14
• 1.1 纖維素合酶9-11
• 1.1.1 纖維素合酶基因的發(fā)現(xiàn)9
• 1.1.2 擬南芥中纖維素合酶基因表達(dá)9-11
• 1.2 纖維素合酶復(fù)合體11
• 1.3 蓮物種簡(jiǎn)介及結(jié)構(gòu)特征11-12
• 1.4 系統(tǒng)進(jìn)化樹12-13
• 1.5 RNA-Seq 技術(shù)13
• 1.6 研究目的與意義13-14
• 2 材料與方法14-22
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料14-15
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法15-22
• 2.2.1 生化方法15-19
• 2.2.2 分子方法19-22
• 3 結(jié)果與分析22-43
• 3.1 生化結(jié)果分析22-26
• 3.1.1 蓮花莖部結(jié)構(gòu)及蓮纖維絲觀察22-25
• 3.1.2 蓮花不同部位木質(zhì)纖維素組分含量比較25
• 3.1.3 蓮花不同部位細(xì)胞壁多糖成分比較25-26
• 3.2 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析26-37
• 3.2.1 測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量情況和數(shù)據(jù)組裝26-28
• 3.2.2 三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的差異基因分析28-30
• 3.2.3 GO功能分類30-31
• 3.2.4 木質(zhì)素合成相關(guān)基因在蓮花不同部位的表達(dá)量分析31-32
• 3.2.5 纖維素與半纖維素合成相關(guān)基因在蓮花不同部位的表達(dá)量分析32-33
• 3.2.6 半纖維素合成相關(guān)基因的qPCR分析33-34
• 3.2.7 蓮花和擬南芥中纖維素合酶基因的進(jìn)化樹分析34-36
• 3.2.8 蓮花中纖維素合酶基因的qPCR分析36-37
• 3.3 轉(zhuǎn)NnuCESA1B基因互補(bǔ)cesa6突變體植株互補(bǔ)結(jié)果37-38
• 3.3.1 轉(zhuǎn)基因植株表型觀察37-38
• 3.4 轉(zhuǎn)NnuCESA4基因互補(bǔ)cesa4突變體和轉(zhuǎn)NnuCESA8基因互補(bǔ)cesa8結(jié)果38-43
• 3.4.1 互補(bǔ)苗表型觀察38-40
• 3.4.2 互補(bǔ)苗木質(zhì)部切片觀察40-41
• 3.4.3 互補(bǔ)植株的纖維素含量比較41
• 3.4.4 互補(bǔ)植株紅外光譜分析結(jié)果41-43
• 4 結(jié)論43-44
• 致謝44-45
• 參考文獻(xiàn)45-51
• 附表 1 GO分析數(shù)據(jù)51-53
• 附表 2 木質(zhì)素合成相關(guān)基因表達(dá)量53-55
• 附表 3 木質(zhì)纖維素合成相關(guān)基因表達(dá)量55-58
• 附表 4 蓮花中纖維素合酶基因名稱及基因編號(hào)對(duì)應(yīng)表58-59
• 附表 5 qPCR引物對(duì)應(yīng)表59

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