【摘要】：本文以半夏(Pinellia ternata)、淡黃花百合(Lilium sulphureum)兩種植物作為主要研究對象,補充滴水珠(Pinellia cordata)進行珠芽發(fā)育時期的轉(zhuǎn)錄組和表達譜測序,基于轉(zhuǎn)錄組和表達譜篩選出生長素的運輸?shù)鞍拙幋a基因PteAUX1、LsuAUX1和PcoLAX2,響應(yīng)因子PteARF11和PcoARF11五個目的基因,對CDS序列不完整的基因進行RACE克隆全長,以擬南芥(Arabidopsis thaliana)的AthAUX1基因為參考對PteAUX1、LsuAUX1和PcoLAX2三個基因進行跨膜區(qū)的預(yù)測,突變位點比對,分析這三個基因是否發(fā)生突變、功能是否完整;進行系統(tǒng)進化樹及同源性分析,分析三個基因與基因家族成員之間的同源性并據(jù)此命名;在對PteAUX1、PteARF11和LsuAUX1進行相對表達量的測定,探究生長素對珠芽發(fā)育過程的作用。研究結(jié)果如下:1.從半夏、滴水珠和淡黃花百合轉(zhuǎn)錄組分別篩選得到793、656和487個生長素代謝和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的Unigene,分別包括合成途徑的87、66和36個Unigene,代謝途徑相關(guān)Unigene分別是39個、74個和71個。生長素運輸途徑相關(guān)Unigene基因分別有58個、81個和102個。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中分別篩選得到609個、435個和278個Unigene。半夏轉(zhuǎn)錄組測序鑒別了YUCCA基因和AAO基因等的同源Unigene;滴水珠中鑒別了利用色氨酸前體合成生長素的腈水解酶(nitrilase,NIT),YUCCA基因和吲哚乙醛氧化酶等基因的同源Unigene;淡黃花百合轉(zhuǎn)錄組測序鑒別了利用色氨酸前體合成生長素的腈水解酶、色氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(Tryptophan Aminotransferase of Arabidopsis 1/Shade Avoidance 3,TAA1/SAV3)、YUCCA基因和吲哚乙醛氧化酶等基因的同源Unigene,表明半夏、滴水珠和淡黃花百合的生長素合成途徑都包含有吲哚丙酮酸途徑,但是半夏中沒有鑒別出吲哚乙腈途徑的相關(guān)Unigene。表達譜顯示在滴水珠葉柄和珠芽之間與珠芽和塊莖之間都有生長素合成代謝、失活代謝、運輸途徑和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等途徑的DEGs,分別是280個和184個;淡黃花百合的表達譜顯示在珠芽原基和膨大期珠芽之間,珠芽原基和莖之間生長素代謝和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)途徑中存在大量DEGs,其數(shù)量分別是197個和189個。半夏的葉柄和珠芽原基之間,珠芽原基和膨大時期珠芽之間也存在大量生長素代謝和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)途徑中的DEGs,分別是173個和50個。2.根據(jù)半夏、滴水珠和淡黃花百合生長素代謝及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中共同有表達差異的基因篩選出目的基因,在三種植物共同有差異表達的是AUX1/LAX基因(Unigene4372_All(PteAUX1)、Unigene12362_pcoor(PcoLAX2)和Unigene20438_lisul(LsuAUX1))和ARF11基因(CL8576.Contig1_All(PteARF11)和Unigene1025_pcoor(PcoARF11)),選擇以上5個基因做為進一步研究的靶基因。3.LsuAUX1基因RACE克隆得到2037 bp,編碼495個氨基酸;PcoLAX2基因RACE克隆得到2313 bp,編碼530個氨基酸,轉(zhuǎn)錄組測序已經(jīng)得到了PteAUX1基因的全長,序列全長有2327 bp,編碼492個氨基酸。經(jīng)過比對轉(zhuǎn)錄組測序得到的PteARF11基因是全長,PteARF11基因序列有4097 bp,編碼1022個氨基酸。PcoARF11基因RACE克隆得到4127 bp和3549 bp的序列,分別編碼715個氨基酸和975個氨基酸。4.同源比對及系統(tǒng)進化樹分析淡黃花百和半夏與擬南芥的AthAUX1的位置比較近因此命名為PteAUX1和LsuAUX1,滴水珠的和擬南芥的AthLAX2的進化位置近,因此命名為PcoLAX2。由于三種植物和擬南芥的AthAUX1蛋白預(yù)測的跨膜區(qū)是一致,LsuAUX1、PteAUX1和PcoLAX2三個蛋白是定位在細胞膜上,含有11個跨膜區(qū)。以擬南芥的AthAUX1蛋白為參考,比對發(fā)現(xiàn)突變位點主要在C-端和N-端,功能重要位點沒有發(fā)生突變。對LsuAUX1、PteAUX1和PcoLAX2的三維結(jié)構(gòu)、功能分析結(jié)果顯示:突變位點存在于非關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域、突變對三維結(jié)構(gòu)的影響小,這些蛋白在相應(yīng)的物種中都應(yīng)該具有運輸生長素功能,運輸?shù)鞍谆虻谋磉_量變化可調(diào)控生長素的運輸、積累,從而調(diào)控珠芽的發(fā)育。5.半夏中PteAUX1和PteARF11,淡黃花百合中LsuAUX1的組織表達量定量分析及不同組織淡黃花百合中ARF基因家族的表達量(表達譜)分析結(jié)果表明:珠芽發(fā)育的過程中,珠芽發(fā)育早期生長素由頂端的葉片運輸?shù)街檠堪l(fā)生位置或珠芽原基;珠芽發(fā)育到膨大時期,葉片輸入生長素減少、珠芽內(nèi)部自主生長素合成能力增強。生長素在珠芽發(fā)生部位/珠芽原基中的積累誘導(dǎo)下游響應(yīng)因子發(fā)生表達變化(如PteARF11),結(jié)果符合“生長素在珠芽發(fā)育時起到調(diào)控作用”的假設(shè)。
【圖文】：

研究技術(shù)路線

圖 2.3. 淡黃花百合 NR 庫注釋物種分布圖s distribution of NR annotated sequences for L. sulphureum果珠芽原基（piter_02）、膨大珠芽（piter_03）、收獲雄花（piterr_06）、雌花（piter_07）和種子（p別得到 89 241、95 867、90 708、89 879、91 545。選主要的研究的四個樣品組織（piter_01、pit到的 Unigene 進行 venn 圖制作（圖 2.4A），四 Unigene，piter_01 特有 2691 個 unigene，piter_iter_03 特有的 Unigene 是最少的，，有 1866 個 Un在 piter_01、piter_02 和 piter_03 差異表達基因（ Unigene 具有明顯的差異表達；piter_01 vs pite
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q943.2

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本文編號：2639590