GhPRE1基因在陸地棉株型調控中的功能分析及作用機制研究
發(fā)布時間：2025-02-09 14:01
棉花是世界上最重要的纖維作物,是我國重要的戰(zhàn)略物資。株型是棉花的重要農藝性狀,不僅影響產量,還是影響機械化采收的關鍵指標。油菜素甾體類化合物（Brassinosteroids,BRs）參與調控包括植株營養(yǎng)生長、生殖生長等廣泛的生命過程,對株型構建發(fā)揮關鍵作用。本研究通過FOX-hunting（Full-length c DNA over-expressing gene hunting system）系統(tǒng)發(fā)掘棉花BR信號途徑株型調控基因,獲得了可以顯著促進油菜素內酯受體突變體bri1-5株型變化的Gh PRE1基因,證明Gh PRE1基因參與油菜素內酯信號受體蛋白BRI1（Brassinosteroid insensitive 1）下游的信號轉導途徑并對植株生長有調控作用。利用PRE基因隱馬爾可夫模型在陸地棉全基因組中鑒定到26個Gh PRE基因,分入PRE-a至PRE-d四個亞群中。結合陸地棉RNA-seq數據分析發(fā)現(xiàn)Gh PRE1基因所屬的PRE-a亞群在棉花各組織中有最高的表達水平。通過Gh PRE1啟動子驅動GUS基因(ProGh PRE1::Gus)檢測顯示...
【文章頁數】：131 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號對照表
第一章 文獻綜述
1.1 棉花株型
1.1.1 棉花株型結構研究
1.1.2 棉花株型調控分子機制研究進展
1.2 植物激素對株型的影響
1.2.1 油菜素內酯
1.2.2 赤霉素
1.2.3 乙烯
1.2.4 激素信號互作參與植物株型調控
1.3 棉花突變體在棉花基因研究中的應用
1.3.1 功能缺失型突變體
1.3.2 功能獲得型突變體
1.4 PRE轉錄因子研究
1.4.1 bHLH轉錄因子
1.4.2 PRE基因研究進展
1.4.3 PRE基因家族結構特點及作用模式
1.5 半乳糖醛酸轉移酶(GATL)基因
1.6 本研究的目的和意義
第二章 GhPRE1基因功能分析
2.1 材料和方法
2.1.1 試驗材料和處理
2.1.2 FOX-hunting體系篩選棉花BR途徑調控基因
2.1.3 無縫克隆
2.1.4 過表達GhPRE1基因載體構建及浸花法擬南芥轉化
2.1.5 棉花全基因組PRE基因鑒定及進化分析
2.1.6 轉錄組數據分析和GhPRE基因表達圖譜構建
2.1.7 基因表達水平檢驗
2.1.8 GhPRE1基因啟動子驅動GUS基因載體構建及GUS化學染色
2.1.9 GUS活性定量檢測
2.1.10 病毒介導GhPRE1基因沉默
2.2 結果
2.2.1 FOX-hunting系統(tǒng)發(fā)掘BR途徑植物株型調控基因
2.2.2 全基因組PRE基因鑒定及進化分析
2.2.3 陸地棉GhPRE基因表達模式分析
2.2.4 GhPRE1基因表達分析
2.2.5 GhPRE1基因功能分析
2.3 討論
2.3.1 FOX-hunting系統(tǒng)發(fā)掘棉花BR途徑調控基因
2.3.2 GhPRE1基因在各組織優(yōu)勢表達
2.3.3 GhPRE1基因在生長調控中的復雜作用效果
第三章 GhPRE1基因作用機制解析
3.1 材料和方法
3.1.1 試驗材料和處理
3.1.2 酵母感受態(tài)細胞的制備
3.1.3 酵母感受態(tài)轉化
3.1.4 酵母雙雜交誘餌載體毒性和自激活檢測
3.1.5 酵母雙雜交篩庫(Clontech系統(tǒng))
3.1.6 酵母雙雜交點對點互作驗證
3.1.7 雙分子熒光互補實驗(BIFC)
3.1.8 陸地棉全基因組ERF轉錄因子鑒定
3.1.9 棉花轉錄因子加權基因共表達網絡分析
3.1.10 熒光素酶報告基因瞬時表達檢測
3.1.11 轉錄組數據分析和GhERF基因表達圖譜構建
3.1.12 浸種法病毒誘導基因沉默
3.2 結果
3.2.1 酵母雙雜交篩選互作蛋白
3.2.2 GhPRE1互作蛋白驗證
3.2.3 陸地棉全基因組GhERF轉錄因子鑒定及分析
3.2.4 GhPRE1蛋白與GhERF轉錄因子成員互作驗證
3.2.5 陸地棉GhPRE基因與GhERF轉錄因子共表達網絡分析
3.2.6 乙烯合成前體ACC處理過表達GhPRE1基因擬南芥
3.2.7 陸地棉GhERF基因表達模式分析
3.2.8 GhERF基因功能分析
3.2.9 GhPRE1蛋白與GhERF轉錄因子互作調控PSKs基因驗證
3.3 討論
3.3.1 GhPRE1蛋白與GhERF轉錄因子互作并參與共同調控途徑
3.3.2 GhPRE1蛋白與GhERF轉錄因子互作并參與細胞增殖和分化
3.3.3 GhPRE1蛋白與GhERF轉錄因子互作參與BR對細胞分裂調控
第四章 GhPRE1基因下游調控GhGATL基因分析
4.1 材料和方法
4.1.1 試驗材料和處理
4.1.2 棉花全基因組GATL基因鑒定及進化分析
4.1.3 陸地棉GhGATL基因染色體定位及線性化分析
4.1.4 棉花GhGATL基因選擇壓力分析
4.1.5 棉花GhGATL基因結構分析和蛋白基序分析
4.1.6 GhGATL基因轉錄組數據分析和基因表達圖譜構建
4.1.7 陸地棉基因啟動區(qū)分析
4.1.8 石蠟切片和果膠染色
4.1.9 果膠含量測定
4.2 結果
4.2.1 GATL基因的鑒定分析
4.2.2 GATL基因系統(tǒng)發(fā)育樹分析
4.2.3 陸地棉GhGATL基因分布和進化分析
4.2.4 GhGATL基因結構和基因基序分析
4.2.5 GhGATL基因在不同組織和不同脅迫下的表達模式分析
4.2.6 陸地棉GhGATL基因啟動區(qū)分析
4.2.7 過表達GhGATL基因擬南芥基因功能分析
4.2.8 病毒誘導陸地棉GhGATL15基因沉默
4.3 討論
4.3.1 棉花GhGATL基因家族在進化過程中不斷擴大
4.3.2 棉花GhGATL基因在進化過程中高度保守
4.3.3 陸地棉GhGATL基因通過控制果膠含量影響植株生長
4.3.4 陸地棉GhPRE1基因與GhERF轉錄因子參與GhGATL基因的調控
第五章 總結及展望
參考文獻
附錄
附錄 A 所用引物序列
附錄 B 棉花PRE基因鑒定
附錄 C 陸地棉GhERF基因的系統(tǒng)發(fā)生樹
附錄 D GhA09G0192與GhERF轉錄因子相反正共表達基因注釋
附錄 E GhA09G0192與GhERF轉錄因子相反負共表達基因注釋
附錄 F GhD08G0182與GhERF轉錄因子相反正共表達基因注釋
附錄 G GhD08G0182與GhERF轉錄因子相反負共表達基因注釋
附錄 H GhPRE1與GhERF轉錄因子相同共表達基因GO和KEGG富集分析
附錄 I 陸地棉NAU和HAU數據庫鑒定GhGATL基因
附錄 J 雷蒙德氏棉和亞洲棉數據庫鑒定GATL基因
附錄 K MEME網站預測GhGATL基因基序
致謝
作者簡介
本文編號：4032342
【文章頁數】：131 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號對照表
第一章 文獻綜述
1.1 棉花株型
1.1.1 棉花株型結構研究
1.1.2 棉花株型調控分子機制研究進展
1.2 植物激素對株型的影響
1.2.1 油菜素內酯
1.2.2 赤霉素
1.2.3 乙烯
1.2.4 激素信號互作參與植物株型調控
1.3 棉花突變體在棉花基因研究中的應用
1.3.1 功能缺失型突變體
1.3.2 功能獲得型突變體
1.4 PRE轉錄因子研究
1.4.1 bHLH轉錄因子
1.4.2 PRE基因研究進展
1.4.3 PRE基因家族結構特點及作用模式
1.5 半乳糖醛酸轉移酶(GATL)基因
1.6 本研究的目的和意義
第二章 GhPRE1基因功能分析
2.1 材料和方法
2.1.1 試驗材料和處理
2.1.2 FOX-hunting體系篩選棉花BR途徑調控基因
2.1.3 無縫克隆
2.1.4 過表達GhPRE1基因載體構建及浸花法擬南芥轉化
2.1.5 棉花全基因組PRE基因鑒定及進化分析
2.1.6 轉錄組數據分析和GhPRE基因表達圖譜構建
2.1.7 基因表達水平檢驗
2.1.8 GhPRE1基因啟動子驅動GUS基因載體構建及GUS化學染色
2.1.9 GUS活性定量檢測
2.1.10 病毒介導GhPRE1基因沉默
2.2 結果
2.2.1 FOX-hunting系統(tǒng)發(fā)掘BR途徑植物株型調控基因
2.2.2 全基因組PRE基因鑒定及進化分析
2.2.3 陸地棉GhPRE基因表達模式分析
2.2.4 GhPRE1基因表達分析
2.2.5 GhPRE1基因功能分析
2.3 討論
2.3.1 FOX-hunting系統(tǒng)發(fā)掘棉花BR途徑調控基因
2.3.2 GhPRE1基因在各組織優(yōu)勢表達
2.3.3 GhPRE1基因在生長調控中的復雜作用效果
第三章 GhPRE1基因作用機制解析
3.1 材料和方法
3.1.1 試驗材料和處理
3.1.2 酵母感受態(tài)細胞的制備
3.1.3 酵母感受態(tài)轉化
3.1.4 酵母雙雜交誘餌載體毒性和自激活檢測
3.1.5 酵母雙雜交篩庫(Clontech系統(tǒng))
3.1.6 酵母雙雜交點對點互作驗證
3.1.7 雙分子熒光互補實驗(BIFC)
3.1.8 陸地棉全基因組ERF轉錄因子鑒定
3.1.9 棉花轉錄因子加權基因共表達網絡分析
3.1.10 熒光素酶報告基因瞬時表達檢測
3.1.11 轉錄組數據分析和GhERF基因表達圖譜構建
3.1.12 浸種法病毒誘導基因沉默
3.2 結果
3.2.1 酵母雙雜交篩選互作蛋白
3.2.2 GhPRE1互作蛋白驗證
3.2.3 陸地棉全基因組GhERF轉錄因子鑒定及分析
3.2.4 GhPRE1蛋白與GhERF轉錄因子成員互作驗證
3.2.5 陸地棉GhPRE基因與GhERF轉錄因子共表達網絡分析
3.2.6 乙烯合成前體ACC處理過表達GhPRE1基因擬南芥
3.2.7 陸地棉GhERF基因表達模式分析
3.2.8 GhERF基因功能分析
3.2.9 GhPRE1蛋白與GhERF轉錄因子互作調控PSKs基因驗證
3.3 討論
3.3.1 GhPRE1蛋白與GhERF轉錄因子互作并參與共同調控途徑
3.3.2 GhPRE1蛋白與GhERF轉錄因子互作并參與細胞增殖和分化
3.3.3 GhPRE1蛋白與GhERF轉錄因子互作參與BR對細胞分裂調控
第四章 GhPRE1基因下游調控GhGATL基因分析
4.1 材料和方法
4.1.1 試驗材料和處理
4.1.2 棉花全基因組GATL基因鑒定及進化分析
4.1.3 陸地棉GhGATL基因染色體定位及線性化分析
4.1.4 棉花GhGATL基因選擇壓力分析
4.1.5 棉花GhGATL基因結構分析和蛋白基序分析
4.1.6 GhGATL基因轉錄組數據分析和基因表達圖譜構建
4.1.7 陸地棉基因啟動區(qū)分析
4.1.8 石蠟切片和果膠染色
4.1.9 果膠含量測定
4.2 結果
4.2.1 GATL基因的鑒定分析
4.2.2 GATL基因系統(tǒng)發(fā)育樹分析
4.2.3 陸地棉GhGATL基因分布和進化分析
4.2.4 GhGATL基因結構和基因基序分析
4.2.5 GhGATL基因在不同組織和不同脅迫下的表達模式分析
4.2.6 陸地棉GhGATL基因啟動區(qū)分析
4.2.7 過表達GhGATL基因擬南芥基因功能分析
4.2.8 病毒誘導陸地棉GhGATL15基因沉默
4.3 討論
4.3.1 棉花GhGATL基因家族在進化過程中不斷擴大
4.3.2 棉花GhGATL基因在進化過程中高度保守
4.3.3 陸地棉GhGATL基因通過控制果膠含量影響植株生長
4.3.4 陸地棉GhPRE1基因與GhERF轉錄因子參與GhGATL基因的調控
第五章 總結及展望
參考文獻
附錄
附錄 A 所用引物序列
附錄 B 棉花PRE基因鑒定
附錄 C 陸地棉GhERF基因的系統(tǒng)發(fā)生樹
附錄 D GhA09G0192與GhERF轉錄因子相反正共表達基因注釋
附錄 E GhA09G0192與GhERF轉錄因子相反負共表達基因注釋
附錄 F GhD08G0182與GhERF轉錄因子相反正共表達基因注釋
附錄 G GhD08G0182與GhERF轉錄因子相反負共表達基因注釋
附錄 H GhPRE1與GhERF轉錄因子相同共表達基因GO和KEGG富集分析
附錄 I 陸地棉NAU和HAU數據庫鑒定GhGATL基因
附錄 J 雷蒙德氏棉和亞洲棉數據庫鑒定GATL基因
附錄 K MEME網站預測GhGATL基因基序
致謝
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本文編號：4032342
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