發(fā)布時間：2020-06-29 09:45

【摘要】：基因復(fù)制使植物基因組產(chǎn)生了大量的復(fù)制基因,為植物的進化提供了最原始、最豐富的基因材料。雖然大部分的復(fù)制基因在進化過程中因丟失了功能而被清除,然而當(dāng)復(fù)制基因通過各種機制被保留后,會通過相應(yīng)基因表達及功能上的進化對植物產(chǎn)生深遠的影響,如花結(jié)構(gòu)相關(guān)基因、抗病性誘導(dǎo)及脅迫逆境適應(yīng)相關(guān)基因等。大豆作為古四倍體,經(jīng)歷了數(shù)次全基因組復(fù)制及大量的串聯(lián)重復(fù)復(fù)制、區(qū)段復(fù)制及轉(zhuǎn)座,其產(chǎn)生的大量復(fù)制基因會隨機發(fā)生各種突變,當(dāng)受到的選擇壓力不同時,不同的突變得到積累,進而使復(fù)制基因產(chǎn)生表達及功能上的分化,因此,與基因的原始功能相比,復(fù)制基因會變得無功能化、亞功能化及新功能化,也就會對大豆的生長發(fā)育產(chǎn)生不同的影響,如大豆種子各元素的含量、大豆對脅迫的反應(yīng)及開花時間等,為大豆的進化提供了重要動力。因此,研究基因的復(fù)制機制及影響,能夠?qū)Ω牧即蠖沟霓r(nóng)藝性狀提供重要的思路和參考。本論文對大豆CYP78A亞家族基因的復(fù)制與保留、進化、表達及功能進行了研究,主要研究內(nèi)容如下:1、GmCYP78A亞家族基因的克隆與進化分析以擬南芥KLU基因的氨基酸序列為源序列進行比對,在大豆基因組中找到了與其親緣關(guān)系最近的GmCYP78A70、GmCYP78A57、GmCYP78A72,即擬南芥中的KLU基因在大豆中具有了三個同源基因,隨后分別對其進行了克隆。全基因組進化分析發(fā)現(xiàn),GmCYP78A70與GmCYP78A57為通過全基因組復(fù)制而來,而GmCYP78A72是通過局部復(fù)制而來。2、GmCYP78A亞家族基因表達模式及功能研究本實驗分析了GmCYP78A亞家族基因的表達模式,發(fā)現(xiàn)三個基因的表達產(chǎn)生了分化,GmCYP78A70主要在營養(yǎng)分生組織中表達,并隨營養(yǎng)生長,表達量升高,其專一性地調(diào)控葉的生長,GmCYP78A57主要在花及種子中表達,隨著生殖生長的進行,表達有升高的趨勢,其主要調(diào)控花及種子的生長,而GmCYP78A72能夠在以上組織器官中均得到表達并發(fā)揮調(diào)控作用。對三個基因的啟動子的活性分析發(fā)現(xiàn),三個基因的表達差異是由啟動子的活性不同造成的。將三個基因過表達后,分別產(chǎn)生了不同的表型,表明三個基因的蛋白經(jīng)過長期的自然及人工選擇后同樣產(chǎn)生了分化。3、GmCYP78A亞家族基因受到不同的自然及人工選擇Ka/Ks分析表明,三個基因均經(jīng)歷較強的純化選擇。GmCYP78A70與GmCYP78A57經(jīng)過全基因組復(fù)制后,分別具有部分的原始功能,即亞功能化,功能更趨向于專一,而GmCYP78A72作為最新復(fù)制出的基因,其復(fù)制后得到轉(zhuǎn)移,且受到了更嚴格的選擇,因而保留了更多的原始功能,以應(yīng)對外界環(huán)境的變化,因此三個基因經(jīng)過不同純化及人工選擇得到了保留。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S565.1
【圖文】：

5圖 2-1 基因復(fù)制機制 (Panchy et al., 2016)Figure 2-1 Mechanisms of gene duplication一般來說，基因復(fù)制后會產(chǎn)生兩個拷貝，且在較低的選擇壓力下，基因都會得到進化，或者產(chǎn)生一些新功能，對物種的進化做出貢獻。復(fù)制基因?qū)π滦誀畹呢暙I已經(jīng)得到證明 (Peer et al., 2009)。

圖 3-1 GmCYP78As 基因克隆Figure 3-1 Clone of GmCYP78A genesA：GmCYP78A 基因 PCR 擴增電泳圖。B：GmCYP78As CDS PCR 擴增電泳圖。A：Genomic sequence amplification of GmCYP78As. B：CDS sequence amplification ofGmCYP78As.3.2.3 基因結(jié)構(gòu)分析根據(jù)基因組的注釋，我們分析了 CYP78A70、CYP78A57 及 CYP78A72 三個基因的外顯子、內(nèi)含子邊界。三個基因的編碼序列均被一個內(nèi)含子隔開成了兩個外顯子，外顯子長度差異均在 9bp 的范圍內(nèi)，表明三個基因具有一定的保守性（圖 3-2）。三個基因與擬南芥 KLU 類似，在 C 端具有一個保守的血紅素結(jié)合域 (Wachenfeldt and Johnson, 1995)，在基因 N端附近則有一個疏水的螺旋結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)能將合成的蛋白錨定在質(zhì)膜上（圖 3-3）(Gonzalez et al., 1986; Sakaguchi etal., 1987)。

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李志勇;;大豆種子主要病害癥狀特點及發(fā)生原因[J];農(nóng)業(yè)工程技術(shù);2018年32期

2 陳璐;;大豆常見病蟲害防治[J];農(nóng)民致富之友;2019年11期

3 王佳;;大豆種子貯藏技術(shù)[J];農(nóng)民致富之友;2019年11期

4 鄭金煥;崔曉培;胡冬梅;;湖北省大豆區(qū)試花葉病毒病抗性鑒定方法的探討[J];大豆科技;2019年01期

5 焦玉偉;梁珈語;張瑞;;大豆種子的貯藏特性及技術(shù)要點分析[J];種子科技;2018年06期

6 黃洪云;杜寧;張璇;;高壓靜電處理對大豆種子的影響及機理研究[J];種子;2017年02期

7 ;中科院植物所發(fā)現(xiàn)大豆種子大小變異調(diào)控與進化機制[J];中國食品學(xué)報;2017年05期

8 張涵詩;;大豆種子儲藏技術(shù)措施[J];民營科技;2017年08期

9 郭成凱;;大豆種子綜合儲藏技術(shù)研究[J];農(nóng)民致富之友;2017年17期

10 孫衍博;;大豆種子質(zhì)量降低的主要原因及其預(yù)防措施[J];農(nóng)民致富之友;2017年21期

相關(guān)會議論文 前10條

1 鄭宇宏;范旭紅;孟凡凡;孫星邈;張云峰;王明亮;王曙明;;我國大豆種子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與對策[A];中國作物學(xué)會作物種子專業(yè)委員會2017年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2017年

2 麻浩;王立群;宋利茹;;高溫高濕脅迫下大豆種子田間劣變分子機制的研究[A];第二屆全國種子科學(xué)與技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2011年

3 張本華;李成華;;靜電場對大豆種子活力影響的研究[A];農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新與建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)——2005年中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集第一分冊[C];2005年

4 李春梅;楊守萍;蓋鈞鎰;喻德躍;;大豆種子蛋白的差異蛋白質(zhì)組研究[A];江蘇省遺傳學(xué)會植物分子育種學(xué)術(shù)研討會論文摘要匯編[C];2007年

5 李玲;蔣佳峰;何昕;李建剛;申民

本文編號：2733726