【摘要】：馬鈴薯塊莖休眠的形成及解除是多種激素以及多基因表達(dá)調(diào)控的結(jié)果,轉(zhuǎn)錄因子在植物生長(zhǎng)代謝信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中多數(shù)情況下處于信號(hào)通路的上游,對(duì)相應(yīng)下游基因的表達(dá)起重要的調(diào)節(jié)作用。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室RNA-seq測(cè)序結(jié)果,發(fā)現(xiàn)大量轉(zhuǎn)錄因子參與馬鈴薯塊莖休眠解除過(guò)程的調(diào)控,植物TCP轉(zhuǎn)錄因子是植物特有的一類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子,它們與植物細(xì)胞的增殖與生長(zhǎng)密切相關(guān),主要涉及植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程的調(diào)節(jié),對(duì)植物分枝的生長(zhǎng),葉片發(fā)育,分化芽的產(chǎn)生,花的發(fā)育,種子休眠的調(diào)控,以及激素代謝等過(guò)程具有重要的調(diào)節(jié)作用。本論文首先進(jìn)行馬鈴薯塊莖休眠期間的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析,隨后利用生物信息學(xué)方法對(duì)馬鈴薯TCP轉(zhuǎn)錄因子家族基因進(jìn)行鑒定及功能分析,在馬鈴薯基因組中鑒定出31個(gè)非冗余TCP轉(zhuǎn)錄因子,并對(duì)這些基因進(jìn)行功能結(jié)構(gòu)以及表達(dá)特異性分析。隨后以馬鈴薯栽培種“費(fèi)烏瑞它”為實(shí)驗(yàn)材料,以盆栽苗葉片作為激素響應(yīng)方面的研究材料,使用大小一致外形均勻的塊莖作為休眠解除過(guò)程的研究材料,利用實(shí)時(shí)熒光定量(qRT-PCR)方法對(duì)所有StTCP轉(zhuǎn)錄因子家族基因進(jìn)行表達(dá)量分析。主要取得的研究結(jié)果如下:1.在馬鈴薯塊莖休眠解除的過(guò)程中,通過(guò)差異表達(dá)基因富集分析發(fā)現(xiàn),在休眠塊莖細(xì)胞中與DNA復(fù)制相關(guān)的基因被抑制,細(xì)胞代謝活動(dòng)停滯,休眠解除之后DNA復(fù)制相關(guān)的基因開(kāi)始轉(zhuǎn)錄,DNA復(fù)制被激活,代謝開(kāi)始。在分化芽出現(xiàn)后,與光合作用相關(guān)的基因大量表達(dá),利用塊莖儲(chǔ)存物質(zhì)生產(chǎn)有機(jī)物并提供能量,為分化芽的發(fā)育提供基礎(chǔ),并在馬鈴薯塊莖休眠解除期間發(fā)現(xiàn)了大量表達(dá)量上調(diào)的差異表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子。2.使用TCP結(jié)構(gòu)域(PF03634)作為詢問(wèn)序列,構(gòu)建隱馬爾克夫模型在馬鈴薯基因組上共查詢獲得46個(gè)StTCP轉(zhuǎn)錄因子家族基因,通過(guò)提交氨基酸序列到InterPro數(shù)據(jù)庫(kù)以確定基因結(jié)構(gòu)域的完整性,總共去除了15個(gè)冗余的StTCP轉(zhuǎn)錄因子家族基因,最終獲得31個(gè)非冗余的StTCP轉(zhuǎn)錄因子家族基因。3.通過(guò)進(jìn)化以及共線性分析發(fā)現(xiàn)StTCP轉(zhuǎn)錄因子家族基因可以被分為兩個(gè)亞家族三個(gè)分組,并與擬南芥、番茄存在大量的共線性基因,結(jié)構(gòu)域分析發(fā)現(xiàn)同一個(gè)分組內(nèi)StTCP基因具有相似的保守結(jié)構(gòu)域�；蚪Y(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)幾乎所有的StTCP基因具有高度保守的外顯子-內(nèi)含子結(jié)構(gòu),并在StTCP基因啟動(dòng)子區(qū)發(fā)現(xiàn)了大量關(guān)于植物生長(zhǎng)、發(fā)育以及響應(yīng)激素及逆境脅迫的啟動(dòng)子結(jié)合元件。4.表達(dá)量分析發(fā)現(xiàn)7個(gè)StTCP基因表達(dá)量在馬鈴薯休眠解除過(guò)程中出現(xiàn)急劇上調(diào),部分StTCP基因在激素處理的情況下出現(xiàn)顯著的變化。結(jié)合共線性、GO、KEGG注釋以及表達(dá)量分析發(fā)現(xiàn)StTCP15和StTCP23可能具有促進(jìn)馬鈴薯塊莖休眠解除及分化芽生長(zhǎng)的功能。5.在馬鈴薯栽培品種“費(fèi)烏瑞它”cDNA中擴(kuò)增出了StTCP23基因,并利用同源重組的方法將StTCP23基因插入到線性化后的馬鈴薯過(guò)表達(dá)載體pBI121中,構(gòu)建了pBI121-TCP過(guò)表達(dá)載體。
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S532
【圖文】：

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 2019 屆碩士學(xué)位論文NA 復(fù)制被抑制細(xì)胞代謝活動(dòng)停滯，休眠解除后相關(guān)調(diào)控基因表達(dá)量復(fù)制被激活代謝開(kāi)始。發(fā)芽塊莖與休眠解除塊莖對(duì)比組上調(diào)差異表達(dá)合作用(GO:0015979、GO:0010109)、光合作用光反應(yīng)(GO:0019684)、18、GO:0009637、GO:0010114)、光合反應(yīng)電子運(yùn)輸鏈(GO:0000)、光合代謝物和能量的產(chǎn)生(GO:0006091)、果糖代謝(GO:0009750EGG 主要富集在光合作用蛋白(ko00194)、光合作用(ko00195)、光合00196)、光合作用碳固定(ko00710)、乙醛酸和雙羧酸代謝(ko00630)、146)等信號(hào)通路，表明馬鈴薯塊莖在休眠期間這些基因的表達(dá)被抑制，出現(xiàn)后光合代謝被激活，利用塊莖儲(chǔ)存物質(zhì)生產(chǎn)有機(jī)物并且貯存能量供基礎(chǔ)。

14圖 2-2 馬鈴薯休眠解除期間差異表達(dá)基因 GO、KEGG 富集分析結(jié)果Fig 2-2 The most significantly enriched GO annotations and KEGG pathways analysis ofupregulated DEGs during tuber dormancy release process:DRT vs DT GO 富集分析 B:DRT vs DT KEGG 富集分析 C:ST vs DRT GO 富集分析 D: STDRT KEGG 富集分析: DRT vs DT GO enriched analysis B: DRT vs DT KEGG enriched analysis C:ST vs DRT Genriched analysis D: ST vs DRT KEGG enriched analysis馬鈴薯塊莖休眠解除期間差異表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子分析錄因子通過(guò)與 RNA 聚合酶結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合體以激活下游基因的表達(dá)，長(zhǎng)代謝的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中多數(shù)情況下處于信號(hào)通路的上游，對(duì)相關(guān)基因的表達(dá)

關(guān)重要的調(diào)控作用。馬鈴薯塊莖休眠的解除分子調(diào)控機(jī)理非常復(fù)雜，轉(zhuǎn)錄因子有可能塊莖休眠的解除起重要的調(diào)控作用，在本研究中我們對(duì)馬鈴薯休眠解除期間差異表達(dá)錄因子進(jìn)行分析。如圖 2.3 所示，馬鈴薯塊莖在休眠解除期間存在大量表達(dá)量上調(diào)的異表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子，其中 bHLH 轉(zhuǎn)錄因子含量最多，在休眠解除塊莖與休眠塊莖對(duì)比組在 14 個(gè)，發(fā)芽塊莖與休眠塊莖對(duì)比組存在 7 個(gè)，其次為 MYB 轉(zhuǎn)錄因子，在休眠解除莖與休眠塊莖對(duì)比組共存在 12 個(gè)，發(fā)芽塊莖與休眠塊莖對(duì)比組存在 6 個(gè)，此外還有些轉(zhuǎn)錄因子只存在于休眠解除塊莖與休眠塊莖對(duì)比組，比如 GRAS 轉(zhuǎn)錄因子、AP2錄因子、E2F/DP 轉(zhuǎn)錄因子等，還有一些轉(zhuǎn)錄因子只存在于發(fā)芽塊莖與休眠塊莖對(duì)比，例如 DBB 轉(zhuǎn)錄因子、SBP 轉(zhuǎn)錄因子等。TCP 轉(zhuǎn)錄因子也被發(fā)現(xiàn)存在于上調(diào)的差異達(dá)轉(zhuǎn)錄因子中，其中休眠解除塊莖與休眠塊莖對(duì)比組存在 4 個(gè)(StTCP4、StTCP23、tTCP15、StTCP27) 發(fā)芽塊莖與休眠塊莖對(duì)比組存在 1 個(gè)(StTCP23)，這些基因可能在鈴薯休眠解除期間具有相對(duì)應(yīng)的調(diào)控功能。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王亞鵬;馬鈴薯StTCP家族基因鑒定及其對(duì)塊莖休眠解除的響應(yīng)[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2792955