【摘要】：AAAP(Amino acid/auxin permease)家族是一類氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體,它們廣泛分布在生物體中,參與植物長距離轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的過程,并且與植物的生長發(fā)育和脅迫應(yīng)答有著密切的關(guān)系。豆科植物是極為重要的經(jīng)濟(jì)作物,在世界范圍內(nèi)廣泛種植,是人類攝取植物蛋白的來源之一。蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)是豆科植物的模式植物,因其具有基因組簡單、遺傳轉(zhuǎn)化效率高等特點(diǎn),常用于豆科植物的基因組學(xué)研究。鷹嘴豆(Cicer arietinum L.)是優(yōu)良的豆科作物,營養(yǎng)豐富,耐旱性極強(qiáng)且具有耐瘠薄的特性,對開發(fā)利用貧瘠土地具有現(xiàn)實(shí)意義。本研究以蒺藜苜蓿和鷹嘴豆的基因組序列信息為基礎(chǔ),利用生物信息學(xué)方法,通過系統(tǒng)進(jìn)化、基因結(jié)構(gòu)、保守結(jié)構(gòu)域等分析,系統(tǒng)性地預(yù)測蒺藜苜蓿和鷹嘴豆AAAP家族的特點(diǎn)和功能,主要研究結(jié)果如下:1.確定了86個蒺藜苜蓿AAAP家族成員以及70個鷹嘴豆AAAP家族成員的基本信息和理化特征,包括開放讀碼框長度、氨基酸長度、等電點(diǎn)、分子質(zhì)量、平均親水系數(shù)、內(nèi)含子與外顯子的數(shù)量等。2.通過進(jìn)一步分析它們的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系、保守結(jié)構(gòu)域特征以及基因結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分別將蒺藜苜蓿和鷹嘴豆的AAAP家族成員分為8個不同的亞家族(AAP、LHT、GAT、AUX、ProT、ANT、ATLa、ATLb),并分析其進(jìn)化關(guān)系。3.通過染色體定位分析,AAAP基因家族成員在蒺藜苜蓿和鷹嘴豆的8條染色體上均有定位,但分布并不均勻,其中蒺藜苜蓿的AAAP基因家族成員在2號染色體分布數(shù)量最少,3號染色體分布數(shù)量最高,鷹嘴豆在1號染色體分布數(shù)量最少,4號染色體分布數(shù)量最高。4.通過復(fù)制事件分析發(fā)現(xiàn),AAAP基因家族在染色體中大量復(fù)制。在蒺藜苜蓿中,有52.3%(45/86)的基因發(fā)生了復(fù)制事件,19個基因?qū)Πl(fā)生片段重復(fù),還有21個基因?qū)︼@示出串聯(lián)重復(fù)事件。而在鷹嘴豆中,有60%(42/70)的基因發(fā)生了復(fù)制事件,其中有15個基因?qū)Πl(fā)生片段重復(fù),和20個基因串聯(lián)重復(fù)事件。5.進(jìn)一步分析這些重復(fù)基因?qū)Φ耐x替換和非同義替換比值,AAAP基因在蒺藜苜蓿中的Ka/Ks主要集中在0.3以下,而在鷹嘴豆中的Ka/Ks有0.2和0.9兩個集中域。說明AAAP基因家族成員在進(jìn)化過程中主要受純化選擇影響,具有十分重要的生物學(xué)功能。6.通過分析RNA-seq數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),蒺藜苜蓿和鷹嘴豆中的AAAP基因表達(dá)量在多種非生物脅迫下差異顯著,且在不同的植物組織中具有不同的表達(dá)響應(yīng),表明AAAP成員在蒺藜苜蓿和鷹嘴豆的發(fā)育調(diào)節(jié)和應(yīng)激反應(yīng)過程中具有重要的作用。同時,使用熒光定量PCR驗(yàn)證并進(jìn)一步分析了隨機(jī)篩選的16個蒺藜苜蓿的AAAP基因在非生物脅迫下的表達(dá)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q943.2;S529
【圖文】：

定系數(shù)在 40 以上，提示多數(shù) MtAAAP 家族成員蛋白構(gòu)成較為穩(wěn)定，具究的價值。 蒺藜苜蓿 AAAP 家族的系統(tǒng)進(jìn)化分析蒺藜苜蓿中 AAAP 基因家族成員與擬南芥中 AAAP 家族成員的比對結(jié)，使用軟件 ClustalW2 和 MEGA7.0 對 86 個蒺藜苜蓿 AAAP 基因家族化樹進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化分析。如圖 2-1 所示，該家族基因可分為八個亞家族滲透酶亞家族（AAP）、賴氨酸和組氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體亞家族（LHT）、γ-氨基亞家族（GAT）、生長素轉(zhuǎn)運(yùn)體亞家族（AUX）、脯氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體亞家族（Pro以及中性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體亞家族（ANT）和類氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體亞家族（又 和 ATLb），這與前人的研究結(jié)果相符[37, 41, 42]。

同一個亞家族的成員之間在基因的結(jié)構(gòu)上也存在一定的差異，如特結(jié)構(gòu)的 MtAAAP4 和在 3’-UTR 中具有不同結(jié)構(gòu)的 MtAAAP75�；蛎�，蒺藜苜蓿 AAAP 基因家族的基因結(jié)構(gòu)較為多樣化，這可能預(yù)示著化趨勢和多樣化的基因功能，同時，外顯子和內(nèi)含子在同一個亞家族中保守，這可能表明同一個亞家族的成員有著密切的進(jìn)化關(guān)系。

在蒺藜苜蓿中 AAAP 基因家族的位置和數(shù)量相對保守，預(yù)示著同一個亞，也有一些成員的跨膜結(jié)構(gòu)域有很大區(qū)AP78，跨膜結(jié)構(gòu)域的數(shù)量較少，預(yù)示著它不同成員跨膜結(jié)構(gòu)域的數(shù)量、長度和氨基 亞家族成員為例，對 LHT 亞家族成員的 2-6 所示，可以清楚的看到，LHT 亞家族結(jié)構(gòu)域，即 Motif2、11、3、4 和 6。跨膜個或 10 個跨膜結(jié)構(gòu)（MtAAAP1 和 MtAA膜結(jié)構(gòu)域定位在 LHT 亞家族的保守結(jié)構(gòu)跨膜結(jié)構(gòu)區(qū) 4 和跨膜結(jié)構(gòu)區(qū) 5 位于 Motif 區(qū) 7。跨膜結(jié)構(gòu)區(qū) 8 和跨膜結(jié)構(gòu)區(qū) 10，果說明跨膜結(jié)構(gòu)域的構(gòu)成與基因功能有著與基因功能的直接聯(lián)系。

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本文編號：2760767