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  本文關(guān)鍵詞：六個楊樹無性系苗木生長、生物量和光合作用的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京林業(yè)大學(xué)》 2011年

不同生長速率黑楊的基因表達(dá)譜及黑楊CYCD基因的功能鑒定

郝爽  

【摘要】：楊樹具有極強(qiáng)的速生性,然而目前關(guān)于該特性分子機(jī)制的研究較為有限。本研究以兩種生長速率不同的黑楊NE19(P.nigra×(P.deltoides×P. nigra))和DN2(P.deltoides×P.nigra)為研究材料,通過Affymetrix楊樹表達(dá)譜芯片比較了兩種黑楊從速生前期至速生期基因表達(dá)譜的變化。通過對兩種黑楊在不同生長發(fā)育階段的芯片結(jié)果進(jìn)行分析,共篩選出1695個差異表達(dá)的基因(two-way ANOVA, p0.01; fold change≥2)。NE19和DN2除了含有共同變化的基因,還有只在其中一個品系中表達(dá)量特異性上調(diào)或下調(diào)的基因。通過對這些差異表達(dá)的基因進(jìn)行功能分析,結(jié)果表明兩種黑楊品系為適應(yīng)各自的速生期采取了不同的生物學(xué)策略。生長速率較快的NE19具有更強(qiáng)的光合能力和更大的總?cè)~面積,在速生期側(cè)重與生長相關(guān)的初生代謝。然而生長速率較慢的DN2有更多特異性上調(diào)的基因參與防御相關(guān)的次生代謝和脅迫響應(yīng)。楊樹的速生性與細(xì)胞周期調(diào)控過程密切相關(guān),而CYCD在調(diào)控細(xì)胞周期G1到S期的轉(zhuǎn)換中起重要作用。同時芯片結(jié)果顯示D型細(xì)胞周期蛋白(CYCD3;1)基因在NE19整個生長期內(nèi)的表達(dá)量都高于DN2。為進(jìn)一步研究楊樹中不同CYCD基因家族的功能,探究其與楊樹速生的關(guān)系,本研究從黑楊中克隆出六個CYCD基因,并將其轉(zhuǎn)化至酵母G1期細(xì)胞周期蛋白突變體進(jìn)行功能鑒定。通過對黑楊組培苗進(jìn)行糖和植物激素處理,觀察到黑楊根部形態(tài)發(fā)生改變,同時用實(shí)時熒光定量PCR技術(shù)檢測了該處理?xiàng)l件下CYCD基因表達(dá)量的變化。結(jié)果表明,不同黑楊CYCD家族基因在樹木生長發(fā)育過程中所起的作用可能存在差異。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：S792.11
【目錄】：

摘要3-4

ABSTRACT4-9

1 引言9-19

1.1 楊樹速生機(jī)理研究9-15

1.1.1 楊樹生長規(guī)律9-10

1.1.2 楊樹速生機(jī)理的研究進(jìn)展10-12

1.1.3 楊樹生長與細(xì)胞周期調(diào)控12-15

1.1.3.1 植物細(xì)胞周期過程12

1.1.3.2 植物細(xì)胞周期調(diào)控因子12-14

1.1.3.3 植物細(xì)胞周期的關(guān)鍵調(diào)控點(diǎn)14-15

1.2 基因芯片技術(shù)研究基因的表達(dá)15-17

1.2.1 基因芯片原理15-16

1.2.2 基因芯片技術(shù)16

1.2.2.1 芯片的制備16

1.2.2.2 靶樣品的準(zhǔn)備16

1.2.2.3 雜交反應(yīng)16

1.2.2.4 信號檢測和分析16

1.2.3 基因芯片在楊樹研究中的應(yīng)用16-17

1.3 研究目的及意義17-19

1.3.1 目的及意義17-18

1.3.2 技術(shù)路線18-19

2 不同生長速率黑楊的生長及生理指標(biāo)監(jiān)測19-22

2.1 材料與方法19

2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料19

2.1.2 生長及生理指標(biāo)測定19

2.1.2.1 株高和地徑的測量19

2.1.2.2 光合指標(biāo)的測定19

2.1.2.3 總?cè)~面積的測定19

2.2 結(jié)果19-21

2.2.1 NE19和DN2株高和地徑的比較19-20

2.2.2 NE19和DN2凈光合速率和總?cè)~而積的比較20-21

2.3 討論21-22

3. 芯片雜交和數(shù)據(jù)分析22-41

3.1 材料與方法22-27

3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料22

3.1.2 黑楊總RNA的提取22-24

3.1.2.1 實(shí)驗(yàn)器皿和耗材的處理23

3.1.2.2 所需藥品23

3.1.2.3 RNA提取步驟23-24

3.1.3 基因芯片流程24

3.1.3.1 cDNA的合成和純化24

3.1.3.2 生物素標(biāo)記cRNA的合成、純化和定量24

3.1.3.3 cRNA的片段化24

3.1.3.4 基因芯片雜交24

3.1.3.5 探針陣列的洗脫與染色24

3.1.3.6 芯片掃描24

3.1.4 芯片數(shù)據(jù)的處理與分析24-26

3.1.4.1 芯片數(shù)據(jù)的獲取和標(biāo)準(zhǔn)化處理25

3.1.4.2 差異表達(dá)基因的篩選25

3.1.4.3 探針信息的注釋25

3.1.4.4 主成分分析25

3.1.4.5 層級聚類分析25-26

3.1.4.6 差異表達(dá)基因的功能注釋26

3.1.5 芯片結(jié)果的實(shí)時熒光定量PCR驗(yàn)證26-27

3.1.5.1 cDNA的合成26

3.1.5.2 實(shí)時熒光定量PCR26-27

3.2 結(jié)果27-35

3.2.1 黑楊總RNA的質(zhì)量27-28

3.2.2 NE19和DN2在速生前期和速生期差異表達(dá)的基因28-30

3.2.2.1 差異表達(dá)的基因28

3.2.2.2 差異表達(dá)基因的主成分分析28-29

3.2.2.3 差異表達(dá)基因的層級聚類分析29-30

3.2.3 基因芯片結(jié)果的實(shí)時熒光定量PCR驗(yàn)證30

3.2.4 差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子30-32

3.2.5 在生長速率快的楊樹品系中特異性上調(diào)的基因32-33

3.2.6 在生長速率慢的楊樹品系中特異性上調(diào)的基因33-34

3.2.7 NE19和DN2中共同上調(diào)和下調(diào)的基因34-35

3.3 討論35-39

3.3.1 光合作用35

3.3.2 碳水化合物和氮的利用35-37

3.3.3 細(xì)胞分裂、生長和分化37

3.3.4 次生代謝過程37-39

3.3.5 激素和脅迫相關(guān)基因39

3.4 結(jié)論39-41

4. 楊樹CYCD基因的功能鑒定及其對糖和植物激素的響應(yīng)41-52

4.1 材料和方法41-45

4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料41

4.1.2 黑楊材料的糖和植物激素處理41

4.1.3 RNA的提取和反轉(zhuǎn)錄41

4.1.5 楊樹CYCD基因家族成員的克隆41-43

4.1.5.1 PCR擴(kuò)增楊樹CYCD基因家族成員41-42

4.1.5.2 目的片段的回收和純化42

4.1.5.3 目的片段與T載體連接42-43

4.1.5.4 目的基因轉(zhuǎn)化至大腸桿菌TOP10感受態(tài)細(xì)胞43

4.1.5.5 重組質(zhì)粒的鑒定和測序43

4.1.5.6 測序成功菌液的質(zhì)粒提取43

4.1.6 順式作用原件的鑒定43

4.1.7 實(shí)時熒光定量PCR檢測楊樹根中CYCD基因家族成員的表達(dá)43

4.1.8 酵母轉(zhuǎn)化43-45

4.1.8.1 酵母表達(dá)載體的構(gòu)建43-44

4.1.8.2 重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化酵母44-45

4.1.9 酵母生長曲線測定45

4.2 結(jié)果45-49

4.2.1 黑楊CYCD基因家族成員的克隆和序列分析45

4.2.2 楊樹CYCD基因啟動子中響應(yīng)激素的順式作用元件45-46

4.2.3 PdCYCD1-7對酵母G1期細(xì)胞周期蛋白突變體轉(zhuǎn)化46-47

4.2.4 蔗糖和植物激素處理后黑楊根部的形態(tài)學(xué)特征47-48

4.2.5 黑楊CYCD基因成員在蔗糖和激素處理?xiàng)l件下的表達(dá)譜分析48-49

4.3 討論49-52

5 結(jié)論與展望52-54

5.1 結(jié)論52

5.2 創(chuàng)新點(diǎn)52-53

5.3 展望53-54

參考文獻(xiàn)54-63

縮略詞表63-64

攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文64-65

個人簡介65-66

導(dǎo)師簡介66-67

致謝67

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【參考文獻(xiàn)】

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10 郭線茹,原國輝,鄭啟偉,范彩玲,馬繼盛;黑楊萎蔫葉片萃取物對蛾類成蟲誘集活性的研究[J];華北農(nóng)學(xué)報(bào);2001年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡寶全;王彬;陳成彬;宋文芹;;黑楊DNA甲基轉(zhuǎn)移酶基因的分離與表達(dá)分析[A];中國的遺傳學(xué)研究——遺傳學(xué)進(jìn)步推動中國西部經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展——2011年中國遺傳學(xué)會大會論文摘要匯編[C];2011年

2 胡寶全;王春國;陳成彬;宋文芹;;黑楊三倍體與二倍體MicroRNA序列分析[A];中國的遺傳學(xué)研究——遺傳學(xué)進(jìn)步推動中國西部經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展——2011年中國遺傳學(xué)會大會論文摘要匯編[C];2011年

3 何鍶潔;張勁松;陳受宜;;NTHK1基因在楊樹中的轉(zhuǎn)化及耐鹽性研究(摘要)[A];植物分子育種——第四屆全國植物分子育種學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

4 胡寶全;宋文芹;;黑楊三倍體表達(dá)譜分析[A];“細(xì)胞活動 生命活力”——中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會全體會員代表大會暨第十二次學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2011年

5 張守攻;齊力旺;韓素英;陳成彬;李秀蘭;宋文芹;陳瑞陽;;三倍體黑楊、白楊核型分析[A];中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)會第八屆會員代表大會暨學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2003年

6 荀守華;姜岳忠;喬玉玲;秦光華;王衛(wèi)東;王桂巖;王月海;;黑楊派無性系不同雜交親本配合力分析[A];2005年中國科協(xié)學(xué)術(shù)年會26分會場論文集（2）[C];2005年

7 胡濱;卓仁英;施農(nóng)農(nóng);王慧中;;LEAFY基因干涉載體對美洲黑楊的轉(zhuǎn)化研究[A];華東六省一市生物化學(xué)與分子生物學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2006年

8 周潔;畢毓芳;王婧婧;史曉露;諸葛強(qiáng);;楊樹SRK2C基因的克隆及功能分析[A];江蘇省遺傳學(xué)會第八屆會員代表大會暨學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2010年

9 呂昌仁;毛義成;;白僵菌防治楊樹云斑天牛的研究[A];中國蟲生真菌研究與應(yīng)用[C];1991年

10 李有志;張燦明;馬豐豐;;洞庭湖濕地有機(jī)碳分布格局[A];首屆中國湖泊論壇論文集[C];2011年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者 羅昆婭;[N];昆明日報(bào);2010年

2 特約記者 柏斌;[N];中國花卉報(bào);2010年

3 特約記者 柏斌;[N];中國花卉報(bào);2011年

4 通訊員 劉啟明;[N];湖南日報(bào);2005年

5 依德;[N];中國花卉報(bào);2011年

6 記者 熊佳斌 通訊員 李進(jìn) 周柏盡 謝國安;[N];湖南日報(bào);2004年

7 記者 曲彥萍;[N];中國文化報(bào);2000年

8 趙攀 王洪橋;[N];中國綠色時報(bào);2008年

9 李進(jìn);[N];中國特產(chǎn)報(bào);2005年

10 省林業(yè)科學(xué)院研究員 湯玉喜;[N];湖南科技報(bào);2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 房桂干;楊木APMP紙漿光誘導(dǎo)返色機(jī)理及抑制技術(shù)研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2002年

2 衛(wèi)尊征;小葉楊遺傳資源評價(jià)及重要性狀的SSRs關(guān)聯(lián)分析[D];北京林業(yè)大學(xué);2010年

3 楊成超;黑楊苗期高生長形態(tài)建成和雜種優(yōu)勢的研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2010年

4 江錫兵;美洲黑楊與大青楊雜種無性系遺傳變異研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2011年

5 張敬敏;調(diào)控措施對高產(chǎn)楊樹的生長代謝及土壤條件的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

6 薄文浩;藏川楊遺傳多樣性及雜交子代遺傳變異研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2012年

7 趙曦陽;白楊雜交試驗(yàn)與雜種無性系多性狀綜合評價(jià)[D];北京林業(yè)大學(xué);2010年

8 王意錕;不同楊樹—農(nóng)作物復(fù)合經(jīng)營模式下凋落物分解的研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2012年

9 任健;青楊組（Populus section Tacamahaca Spach）不同種對增強(qiáng)UV-B的反應(yīng)差異[D];中國科學(xué)院研究生院（成都生物研究所）;2006年

10 周學(xué)武;粉煤灰與污泥配施改良山東鄭路、華豐鹽堿地的實(shí)驗(yàn)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郝爽;不同生長速率黑楊的基因表達(dá)譜及黑楊CYCD基因的功能鑒定[D];北京林業(yè)大學(xué);2011年

2 倪茂磊;美洲黑楊遺傳多樣性分析與核心種質(zhì)庫構(gòu)建[D];南京林業(yè)大學(xué);2011年

3 黃金勇;美洲黑楊優(yōu)良親本選擇及子代家系苗期測定[D];南京林業(yè)大學(xué);2010年

4 丁昌俊;北方型美洲黑楊育種基因資源評價(jià)研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2010年

5 馬永濤;黑楊優(yōu)良無性系對比試驗(yàn)[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

6 李旭冉;美洲黑楊×小葉楊遺傳連鎖圖譜構(gòu)建[D];南京林業(yè)大學(xué);2012年

7 張國栓;黑楊優(yōu)良無性系選擇研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2003年

8 盧紹輝;黑楊Populus nigra L.氣味物質(zhì)誘集鱗翅目成蟲生物學(xué)機(jī)理的研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2002年

9 何浩;美洲黑楊雜交F_1代苗期性狀變異及初選研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

10 孟亮;抗真菌病害轉(zhuǎn)基因楊樹的獲得[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年

  本文關(guān)鍵詞：六個楊樹無性系苗木生長、生物量和光合作用的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：88821