外源葡萄糖對蘋果花芽分化的影響及候選基因MdSC35 2 功能分析
發(fā)布時間:2021-06-15 17:26
糖作為重要能量和信號物質(zhì)在木本果樹花芽分化中具有重要調(diào)控作用。外源葡萄糖處理對富士蘋果品種成花具有顯著促進作用,但其調(diào)控花芽分化的分子作用機制尚不清楚。因此,挖掘響應(yīng)葡萄糖處理誘導(dǎo)富士蘋果花芽形成的關(guān)鍵調(diào)控途徑和候選基因,解析其調(diào)控成花的基因網(wǎng)絡(luò),對于指導(dǎo)蘋果優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn),理解蘋果成花分化的調(diào)控理論具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本研究以難成花品種‘長富2號’為試驗材料,通過外源葡萄糖處理,明確其促進富士蘋果成花相關(guān)表型,結(jié)合葡萄糖誘導(dǎo)花芽生理分化期短枝頂芽RNA-seq數(shù)據(jù),全面鑒定響應(yīng)葡萄糖處理誘導(dǎo)富士蘋果花芽形成的關(guān)鍵調(diào)控途徑和網(wǎng)絡(luò),篩選獲得關(guān)鍵候選基因MdSC35_2,明確其調(diào)控富士蘋果成花的生物學(xué)功能,并篩選其互作蛋白,初步解析其介導(dǎo)葡萄糖和ABA信號途徑調(diào)控蘋果開花的生理分子機制。主要研究結(jié)果如下:1 建立了葡萄糖促進蘋果花芽分化的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控模式。在盛花后28d和30 d對‘長富2號’蘋果樹進行低濃度葡萄糖溶液(1.5%)重復(fù)噴施處理,顯著促進當年短枝頂芽生長和花芽分化;處理芽中內(nèi)源性可溶性糖和激素含量在花芽分化誘導(dǎo)期的顯著變化,葡萄糖、山梨醇、蔗糖和IAA含量急劇增加,而GA
【文章來源】:西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:92 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
擬南芥開花調(diào)控遺傳網(wǎng)絡(luò)
第一章文獻綜述5激活的剪切體結(jié)構(gòu),之后在ATP酶/解旋酶Prp2作用下完全激活,在剪切調(diào)控因子Cwc25和Yju的作用下向C型復(fù)合物過渡,開始剪切第一步即分支反應(yīng)(去除內(nèi)含子);初步形成的C型復(fù)合物受Prp16驅(qū)使構(gòu)型進一步改變,并受Prp18和Slu7觸發(fā)開始剪接第二步即外顯子連接反應(yīng)并釋放成熟mRNA;剪接作用完成后形成催化后的P型剪切復(fù)合物在Prp22介導(dǎo)下形成ILS復(fù)合體(intronlariatcomplex),之后在Prp43的作用下完全解體去組裝(Wanetal.,2019)。圖1-2剪接體介導(dǎo)前體mRNA剪切全過程Figure1-2ThewholeprocessofmRNAsplicingmediatedbysplicesome(Wanetal.,2019).在剪接體組裝起始過程中,形成的A型復(fù)合物與剪切識別位點結(jié)合松散,需要額外的輔助因子如SR蛋白來穩(wěn)定該結(jié)構(gòu);同時,輔助因子SR蛋白或SR結(jié)構(gòu)域包含蛋白也是典型的外顯子識別作用增強蛋白,能夠顯著促進外顯子內(nèi)含,在可變剪切的調(diào)控中也扮演重要角色(Stammetal.,2005)。1.3.2植物SR蛋白選擇性mRNA加工作用是通過數(shù)個RNA結(jié)合蛋白(RNA-bindingproteins,RBPs)的結(jié)合組裝形成的超信使核糖核蛋白顆粒(messengerribonucleoprotein,mRNP)來完成的,而SR蛋白家族是多功能RBPs中的一類重要成員,同時它在組成性剪切以及可變剪切的調(diào)控中發(fā)揮至關(guān)重要的作用,因此它是決定mRNP形成、命運以及特性的關(guān)鍵
第一章文獻綜述7的支點結(jié)合,RS結(jié)構(gòu)域雖然與剪切位點的選擇無關(guān),但其直接決定了SR蛋白的剪切活性(那海燕etal.,2008;Cruzetal.,2014)。此外,SR蛋白在核斑中的定位和移動與RS結(jié)構(gòu)域的磷酸化狀態(tài)密切相關(guān)。當不發(fā)生轉(zhuǎn)錄和剪接時,磷酸化的SR蛋白會聚集在核斑中,而轉(zhuǎn)錄激活后,SR蛋白需要進一步高度磷酸化從核斑中釋放出去,從而被募集到位于核質(zhì)上的剪接位點(Zenklusen,2019)。動物SR蛋白的磷酸化由SRPK家族以及Clk/Sty家族介導(dǎo)(Zenklusen,2019),但植物中SR蛋白磷酸化調(diào)控還有待更多探索。目前,在擬南芥上,發(fā)現(xiàn)存在一個Clk/Sty蛋白激酶AFC2(Arabidopsisfus3complementinggene2)可以與一些SR蛋白互作使其磷酸化,并且SR與其他蛋白因子的互作也與磷酸化狀態(tài)有關(guān);在煙草中,發(fā)現(xiàn)PK12可在乙烯誘導(dǎo)作用下與SR34互作使其磷酸化,表明SR蛋白的磷酸化可能與激素信號響應(yīng)有關(guān)(ReddyandAli,2011)。圖1-3植物SR蛋白亞家族結(jié)構(gòu)模型Figure1-3PutativestructuralmodelofplantSRproteinsubfamily.1.3.2.2植物SR蛋白的生物學(xué)功能大量在雙子葉和單子葉植物上的組學(xué)分析顯示,大多數(shù)參與生物或非生物脅迫應(yīng)答和發(fā)育過程(如營養(yǎng)生長、開花、果實和種子發(fā)育、衰老和種子休眠等)的基因都擁有多個外顯子,而其中大部分基因會產(chǎn)生多種同源異構(gòu)體(WangandBrendel,2006)。鑒于植物SR蛋白在組成性剪切和可變剪切的重要功能,他們很可能通過剪切調(diào)控功能在調(diào)節(jié)各種發(fā)育過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。近年來,通過構(gòu)建植物SR蛋白過表達株系或缺失突變體,對它們在植物生長發(fā)育以及脅迫響應(yīng)的作用已具有一定了解。擬南芥突變體sr45表現(xiàn)出多重表型改變,如晚
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Abscisic acid dynamics, signaling, and functions in plants[J]. Kong Chen,Guo-Jun Li,Ray A.Bressan,Chun-Peng Song,Jian-Kang Zhu,Yang Zhao. Journal of Integrative Plant Biology. 2020(01)
[2]蘋果‘長富2號’開花調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子基因MdSPL6的克隆及表達分析[J]. 樊勝,張嵐清,劉柯,雷超,陳欣,姚殿城,張東,韓明玉. 園藝學(xué)報. 2016(11)
[3]玉米苗期SR蛋白基因家族的干旱脅迫應(yīng)答[J]. 李嬌,郭予琦,崔偉玲,許愛華,田曾元. 遺傳. 2014(07)
[4]植物絲氨酸/精氨酸豐富(SR)蛋白的結(jié)構(gòu)和功能及其在植物發(fā)育中的作用[J]. 那海燕,鄧祖湖,張木清,陳如凱. 植物生理學(xué)通訊. 2008(06)
博士論文
[1]‘長富2號’蘋果花芽孕育基因表達模式分析與拉枝調(diào)控成花的分子機制[D]. 邢利博.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2016
[2]SR蛋白介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制[D]. 季雄.武漢大學(xué) 2013
[3]蘋果花芽孕育的蛋白質(zhì)組學(xué)及其特異蛋白的研究[D]. 曹尚銀.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2005
碩士論文
[1]噴施NAA對‘長富2號’蘋果花芽發(fā)育生理特性及相關(guān)基因表達的影響[D]. 范露.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2019
[2]MdFD基因的功能驗證及蘋果早花相關(guān)基因的表達分析[D]. 侯倩倩.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2018
[3]蘋果砧木不定根發(fā)育轉(zhuǎn)錄組及候選基因MdRRs和MdCRFs篩選與表達分析[D]. 李珂.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2018
本文編號:3231474
【文章來源】:西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:92 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
擬南芥開花調(diào)控遺傳網(wǎng)絡(luò)
第一章文獻綜述5激活的剪切體結(jié)構(gòu),之后在ATP酶/解旋酶Prp2作用下完全激活,在剪切調(diào)控因子Cwc25和Yju的作用下向C型復(fù)合物過渡,開始剪切第一步即分支反應(yīng)(去除內(nèi)含子);初步形成的C型復(fù)合物受Prp16驅(qū)使構(gòu)型進一步改變,并受Prp18和Slu7觸發(fā)開始剪接第二步即外顯子連接反應(yīng)并釋放成熟mRNA;剪接作用完成后形成催化后的P型剪切復(fù)合物在Prp22介導(dǎo)下形成ILS復(fù)合體(intronlariatcomplex),之后在Prp43的作用下完全解體去組裝(Wanetal.,2019)。圖1-2剪接體介導(dǎo)前體mRNA剪切全過程Figure1-2ThewholeprocessofmRNAsplicingmediatedbysplicesome(Wanetal.,2019).在剪接體組裝起始過程中,形成的A型復(fù)合物與剪切識別位點結(jié)合松散,需要額外的輔助因子如SR蛋白來穩(wěn)定該結(jié)構(gòu);同時,輔助因子SR蛋白或SR結(jié)構(gòu)域包含蛋白也是典型的外顯子識別作用增強蛋白,能夠顯著促進外顯子內(nèi)含,在可變剪切的調(diào)控中也扮演重要角色(Stammetal.,2005)。1.3.2植物SR蛋白選擇性mRNA加工作用是通過數(shù)個RNA結(jié)合蛋白(RNA-bindingproteins,RBPs)的結(jié)合組裝形成的超信使核糖核蛋白顆粒(messengerribonucleoprotein,mRNP)來完成的,而SR蛋白家族是多功能RBPs中的一類重要成員,同時它在組成性剪切以及可變剪切的調(diào)控中發(fā)揮至關(guān)重要的作用,因此它是決定mRNP形成、命運以及特性的關(guān)鍵
第一章文獻綜述7的支點結(jié)合,RS結(jié)構(gòu)域雖然與剪切位點的選擇無關(guān),但其直接決定了SR蛋白的剪切活性(那海燕etal.,2008;Cruzetal.,2014)。此外,SR蛋白在核斑中的定位和移動與RS結(jié)構(gòu)域的磷酸化狀態(tài)密切相關(guān)。當不發(fā)生轉(zhuǎn)錄和剪接時,磷酸化的SR蛋白會聚集在核斑中,而轉(zhuǎn)錄激活后,SR蛋白需要進一步高度磷酸化從核斑中釋放出去,從而被募集到位于核質(zhì)上的剪接位點(Zenklusen,2019)。動物SR蛋白的磷酸化由SRPK家族以及Clk/Sty家族介導(dǎo)(Zenklusen,2019),但植物中SR蛋白磷酸化調(diào)控還有待更多探索。目前,在擬南芥上,發(fā)現(xiàn)存在一個Clk/Sty蛋白激酶AFC2(Arabidopsisfus3complementinggene2)可以與一些SR蛋白互作使其磷酸化,并且SR與其他蛋白因子的互作也與磷酸化狀態(tài)有關(guān);在煙草中,發(fā)現(xiàn)PK12可在乙烯誘導(dǎo)作用下與SR34互作使其磷酸化,表明SR蛋白的磷酸化可能與激素信號響應(yīng)有關(guān)(ReddyandAli,2011)。圖1-3植物SR蛋白亞家族結(jié)構(gòu)模型Figure1-3PutativestructuralmodelofplantSRproteinsubfamily.1.3.2.2植物SR蛋白的生物學(xué)功能大量在雙子葉和單子葉植物上的組學(xué)分析顯示,大多數(shù)參與生物或非生物脅迫應(yīng)答和發(fā)育過程(如營養(yǎng)生長、開花、果實和種子發(fā)育、衰老和種子休眠等)的基因都擁有多個外顯子,而其中大部分基因會產(chǎn)生多種同源異構(gòu)體(WangandBrendel,2006)。鑒于植物SR蛋白在組成性剪切和可變剪切的重要功能,他們很可能通過剪切調(diào)控功能在調(diào)節(jié)各種發(fā)育過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。近年來,通過構(gòu)建植物SR蛋白過表達株系或缺失突變體,對它們在植物生長發(fā)育以及脅迫響應(yīng)的作用已具有一定了解。擬南芥突變體sr45表現(xiàn)出多重表型改變,如晚
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Abscisic acid dynamics, signaling, and functions in plants[J]. Kong Chen,Guo-Jun Li,Ray A.Bressan,Chun-Peng Song,Jian-Kang Zhu,Yang Zhao. Journal of Integrative Plant Biology. 2020(01)
[2]蘋果‘長富2號’開花調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子基因MdSPL6的克隆及表達分析[J]. 樊勝,張嵐清,劉柯,雷超,陳欣,姚殿城,張東,韓明玉. 園藝學(xué)報. 2016(11)
[3]玉米苗期SR蛋白基因家族的干旱脅迫應(yīng)答[J]. 李嬌,郭予琦,崔偉玲,許愛華,田曾元. 遺傳. 2014(07)
[4]植物絲氨酸/精氨酸豐富(SR)蛋白的結(jié)構(gòu)和功能及其在植物發(fā)育中的作用[J]. 那海燕,鄧祖湖,張木清,陳如凱. 植物生理學(xué)通訊. 2008(06)
博士論文
[1]‘長富2號’蘋果花芽孕育基因表達模式分析與拉枝調(diào)控成花的分子機制[D]. 邢利博.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2016
[2]SR蛋白介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制[D]. 季雄.武漢大學(xué) 2013
[3]蘋果花芽孕育的蛋白質(zhì)組學(xué)及其特異蛋白的研究[D]. 曹尚銀.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2005
碩士論文
[1]噴施NAA對‘長富2號’蘋果花芽發(fā)育生理特性及相關(guān)基因表達的影響[D]. 范露.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2019
[2]MdFD基因的功能驗證及蘋果早花相關(guān)基因的表達分析[D]. 侯倩倩.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2018
[3]蘋果砧木不定根發(fā)育轉(zhuǎn)錄組及候選基因MdRRs和MdCRFs篩選與表達分析[D]. 李珂.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2018
本文編號:3231474
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