植物的生長(zhǎng)發(fā)育很容易受到環(huán)境因素的影響,其中高溫（熱）條件是一種很常見(jiàn)的,對(duì)植物影響很大的非生物脅迫因素。環(huán)境溫度過(guò)高時(shí),會(huì)引起植物的缺水枯萎甚至死亡,也會(huì)導(dǎo)致主要農(nóng)作物減產(chǎn)等一系列不良影響。因此,在現(xiàn)代生物技術(shù)的支持下,通過(guò)基因工程手段定向改善提高植物的抗逆能力,以及減少高溫對(duì)植物的生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量等造成的損害具有重要的研究?jī)r(jià)值和實(shí)踐意義。本文首先通過(guò)生物信息學(xué)方法分析篩選到了可能對(duì)馬鈴薯耐熱性有正向效應(yīng)的3個(gè)磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（PTs）基因,并在擬南芥、煙草和酵母中進(jìn)行了功能鑒定。然后利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的馬鈴薯轉(zhuǎn)化方法,分析了這3個(gè)基因分別對(duì)馬鈴薯耐熱性的影響。最后通過(guò)對(duì)一些相關(guān)生理指標(biāo)的檢測(cè),以及利用酵母雙雜技術(shù)和雙分子熒光互補(bǔ)（BIFC）技術(shù)篩選互作蛋白,初步探索了這3個(gè)PTs提高馬鈴薯耐熱能力的生理生化機(jī)制和分子機(jī)制。主要結(jié)果如下:（1）馬鈴薯蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)中總共有22個(gè)PTs被鑒定出來(lái),并可以分為6個(gè)亞家族。通過(guò)對(duì)其基因/蛋白性質(zhì)、基因復(fù)制事件等分析發(fā)現(xiàn),PHO1亞家族的蛋白序列最長(zhǎng),分子量最大,GO注釋顯示該家族是必需的膜組分,是唯一的親水蛋白家族,同時(shí)PGSC數(shù)據(jù)庫(kù)得到的轉(zhuǎn)錄本數(shù)據(jù)以及... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

逆境脅迫下植物抗逆機(jī)制(門(mén)龍楠等2014)

西北農(nóng)林科技大學(xué)博士學(xué)位論文28為了更直觀的觀察分析馬鈴薯PTs基序、結(jié)構(gòu)域和外顯子的組成情況，因而利用繪圖軟件繪制了圖2-1。從圖2-1(A)中可以看出，22個(gè)PTs明顯的分為5個(gè)亞家族，和小節(jié)2.2.1的結(jié)果一致。即使在預(yù)測(cè)時(shí)，將基序參數(shù)設(shè)置到了20，圖2-1(B)顯示，馬鈴薯PTs每個(gè)成員的基序數(shù)量依然不超過(guò)10個(gè)，且PHT3亞家族的兩個(gè)成員沒(méi)有預(yù)測(cè)到基序。而其它有多個(gè)成員的亞家族中，基序的組成種類(lèi)和排列順序也基本一致。圖2-1(C)表明，每個(gè)PT的TMD和保守結(jié)構(gòu)域都有重合的部分，而在有兩個(gè)保守結(jié)構(gòu)域的PHT5和PHO1亞家族中，TMD只與第3′端的保守結(jié)構(gòu)域有重合，且在PHT3亞家族中，TMD和第二個(gè)Mito_carr結(jié)構(gòu)域也并沒(méi)有重合的部分。此外，從圖2-1(D)更能清楚的看出，外顯子的數(shù)量和蛋白序列的長(zhǎng)短以及不同亞家族之間的關(guān)系并不明顯。圖2-1馬鈴薯PTs的基序、結(jié)構(gòu)域和外顯子分析不同顏色表示不同的基因家族，，motif或者結(jié)構(gòu)域。A：進(jìn)化樹(shù)�；驈�(fù)制事件用圓圈標(biāo)注。B：Motifs。C：結(jié)構(gòu)域�！癘verlap”表示TMD和保守結(jié)構(gòu)域重合。D：外顯子/內(nèi)含子。紅色表示外顯子，黑色線條表示內(nèi)含子。Fig.2-1Theanalysisofthemotifs,domains,andexonsofPTsinpotatoDifferentcolorsindicatedifferentgenesubfamilies,motifsordomains.A:Evolutionarytree.Geneduplicationeventsaremarkedwithcircles.B:Motifs.C:Domains.“Overlap”meansthattheoverlapregionbetweenTMDandtheconserveddomain.D:Exon/Intron.Redboxesindicateexons,andblacklinesindicateintrons.

第二章馬鈴薯磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族成員的鑒定分析292.2.3染色體定位和基因復(fù)制事件分析根據(jù)Phytozome上搜索到的信息分析，22個(gè)馬鈴薯PTs分布在12條染色體中的10條上，且多分布于染色體的兩端，只有StPH1.1,StPHT1.2和StPHT4.3分布在各自染色體靠近中間的位置（圖2-2）。其中，10和11號(hào)染色體沒(méi)有PT分布，染色體1，4，7和12各有一個(gè)PTs，2，3和5號(hào)染色體各有兩個(gè)PTs，6和8號(hào)染色體各有3個(gè)PTs，9號(hào)染色體分布了最多的PTs（6個(gè)）。圖2-2馬鈴薯PT家族成員的染色體定位基因名旁邊的黑色粗線條表示這兩個(gè)基因之間有復(fù)制事件發(fā)生。Fig.2-2ChromosomallocationofPTfamilymembersinpotatoThethickblacklinenexttothegenenameindicatesthatthereisaduplicationeventbetweenthetwogenes.在這22個(gè)PTs中，總共有4個(gè)基因復(fù)制事件。其中3，6，9號(hào)染色體上各有一對(duì)基串聯(lián)復(fù)制事件，8號(hào)染色體有一對(duì)片段復(fù)制事件（圖2-2，表2-4）。計(jì)算替代率（非同義替換(Ka)和同義替換(Ks)的比值），也就是常說(shuō)的Ka/Ks值，發(fā)現(xiàn)這4對(duì)基因復(fù)制事件的Ka/Ks值都小于1，即都是純化選擇的結(jié)果。表2-4馬鈴薯PT家族基因復(fù)制事件的Ka、Ks和Ka/Ks計(jì)算Table2-4Ka,Ks,andKa/KsvaluesofthegeneduplicationeventsofthePTfamilyinpotato基因名1PutativeGeneName1基因名2PutativeGeneName2KsKaKa/KsStPHT5.1StPHT5.20.42570.08170.1919192StPHT1.1StPHT1.20.43860.05090.1160511StPHT1.5StPHT1.60.01310.00140.1068702StPHT1.7StPHT1.81.89440.06930.0365815

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3442204