【摘要】：小麥加工品質(zhì)主要取決于面筋蛋白的組分與含量,而面筋蛋白由麥谷蛋白和醇溶蛋白組成,其中麥谷蛋白主要影響面筋的彈性,而麥醇溶蛋白決定了面筋的延展性和粘性。Dof與bZIP均是植物中廣泛存在的轉(zhuǎn)錄因子家族,在植物的生長(zhǎng)發(fā)育、抗逆及代謝等過程中均發(fā)揮重要功能。在玉米中研究發(fā)現(xiàn),Dof與bZIP參與了醇溶蛋白的合成,而小麥中這兩類轉(zhuǎn)錄因子對(duì)面筋蛋白的調(diào)控機(jī)制尚不清楚。本研究基于小麥已公布基因組序列,通過生物信息學(xué)方法對(duì)Dof、bZIP兩大轉(zhuǎn)錄因子家族進(jìn)行全面鑒定與分析,并利用轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分離出小麥籽粒胚乳強(qiáng)表達(dá)基因;進(jìn)一步通過基因克隆、序列比對(duì)、標(biāo)記開發(fā),并結(jié)合品質(zhì)數(shù)據(jù)分析,進(jìn)行候選基因關(guān)聯(lián)分析。研究結(jié)果如下:1.從小麥全基因組數(shù)據(jù)庫(kù)中共鑒定得到45個(gè)TaDof及183個(gè)TabZIP轉(zhuǎn)錄因子;并通過Blast比對(duì),發(fā)現(xiàn)45個(gè)TaDofs分布在除7A、6B、7B以及7D外的17條染色體上。進(jìn)化分析表明,TaDof蛋白序列與擬南芥分類一致;并通過MEME及SWISS-MODEL數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)TaDof家族的蛋白模體結(jié)構(gòu)及三級(jí)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè),結(jié)果顯示這些模體結(jié)構(gòu)都高度一致,極為保守。2.根據(jù)小麥的轉(zhuǎn)錄組表達(dá)量數(shù)據(jù),對(duì)兩大家族成員基因的組織表達(dá)特性進(jìn)行了分析:小麥Dof轉(zhuǎn)錄因子TaDof1在穗中特異表達(dá),TaDof7在莖與籽粒胚乳中呈現(xiàn)強(qiáng)表達(dá),而TaDof10在胚乳中特異表達(dá);小麥bZIP轉(zhuǎn)錄因子TabZIP8、TabZIP51在籽粒中特異強(qiáng)表達(dá)。3.構(gòu)建了WGCNA(加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)),經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)TaDof10與α、ω以及γ三個(gè)類型的小麥醇溶蛋白基因均存在共表達(dá)關(guān)系,表明TaDof10可能參與了籽粒醇溶蛋白基因的表達(dá)調(diào)控;TaDof7與TabZIP8于籽粒胚乳中存在共表達(dá),說明在小麥籽粒中可能存在Dof、bZIP轉(zhuǎn)錄因子基因互作關(guān)系。4.由于TaDof7對(duì)小麥面筋蛋白的作用機(jī)制尚不清楚,因此在強(qiáng)筋小麥品種鄭麥366中克隆TaDof7A。經(jīng)測(cè)序分析,與中國(guó)春相比,共存在36個(gè)單核苷酸變異位點(diǎn)。為了挖掘TaDof7的優(yōu)異等位變異位點(diǎn),基于SNV差異,開發(fā)出功能標(biāo)記DOF7A-1,該標(biāo)記在鄭麥366中能擴(kuò)增出226bp的片段,而在中國(guó)春中無目標(biāo)條帶。進(jìn)一步利用DOF7A-1標(biāo)記對(duì)146分不同小麥材料進(jìn)行檢測(cè),其中78份材料有目標(biāo)條帶,68份材料無目標(biāo)條帶。結(jié)合品質(zhì)數(shù)據(jù),經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn):兩類材料的蛋白含量差異達(dá)顯著水平(P0.05);吸水率、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、弱化度差異均達(dá)到極顯著水平(P0.01)。因此,該標(biāo)記可應(yīng)用于優(yōu)質(zhì)小麥分子標(biāo)記輔助育種工作。
【圖文】：

圖 1.1 玉米 ZmDof1 為例的 Dof 蛋白結(jié)構(gòu)域示意圖[23]構(gòu)域、核定位信號(hào)以及轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域分別用黃色、粉色及紫色背景表示。延伸的絲氨酸。Dof 保守結(jié)構(gòu)序列中的紅色字母表示鋅指結(jié)構(gòu)中的的半胱氨酸殘基。Fiure 1.1 Scheme of ZmDof 1 as an example of the Dof protein domain structure[23]of domain,a nuclear localization signal (NLS) and the transcriptional activation domain are inpink and purple, respectively. A serine-stretch is indicated in green. The cysteine residues foation of zinc are shown in red letters in the Dof domain amino acid sequence.一個(gè) Dof 基因 ZmDof1 是從玉米中克隆出來的[37]，，隨著基因組測(cè)序技術(shù)及生物速發(fā)展，越來越多的 Dof 基因家族從高等植物基因組中鑒定出來：2002 年，Yan擬南芥基因組中鑒定得到 36 個(gè) Dof 基因[23]，隨后 Lijavetzky 從水稻基因組中因[38]，隨之而來的是大麥基因組中篩選得到 26 個(gè)[39]，高粱中含有 28 個(gè)[40]， 78 個(gè)[41]，番茄中含有 34 個(gè)[42]，蓖麻中有 21 個(gè)[43]，甘蔗中有 25 個(gè)[44]，馬鈴個(gè)[45]，卷心菜中含有 76 個(gè)[46]，玉米中鑒定得到 46 個(gè)[47]，胡蘿卜中有 46 個(gè)[48 36 個(gè)[49]，胡椒中含有 33 個(gè)[50]，桃子中篩選到 25 個(gè)[51]，蘋果中含有 60 個(gè)[52出 48 個(gè)[52]。

- 5 -圖 1.2 擬南芥、水稻 Dof 蛋白進(jìn)化分類圖[38]Figure 1.2 phylogeny picture of Dof proteins for Arabidopsis thaliana and rice[38]1.3.4 Dof 轉(zhuǎn)錄因子功能介紹大量研究表明，Dof 基因作為植物特異性轉(zhuǎn)錄因子，在植物生長(zhǎng)發(fā)育及其基因表達(dá)調(diào)控過程中均扮演著重要角色[36]。例如，一些 Dof 轉(zhuǎn)錄因子參與了植物光周期響應(yīng)[37,53,54]，植物生長(zhǎng)激素與環(huán)境脅迫響應(yīng)[55-58]，碳水化合物代謝[59]、次級(jí)代謝途徑[57,60]以及赤霉素響應(yīng)[61,62]等一系列過程。此外，在種子貯藏蛋白合成[28,63]、種子萌發(fā)[64,65]以及花開與脫落[66]過程中，Dof 轉(zhuǎn)錄因子同樣發(fā)揮了重要功能。
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S512.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2702921