本文關(guān)鍵詞：蒺藜苜蓿有性生殖器官特異表達(dá)基因分析及紫花苜蓿MsGME基因的功能鑒定

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【摘要】：花和種子是蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)兩個(gè)重要的有性生殖器官�；ㄆ鞴偬禺惐磉_(dá)基因和種子特異表達(dá)基因在蒺藜苜蓿有性生殖過(guò)程中分別扮演著重要角色。分別篩選蒺藜苜蓿的花器官和種子特異表達(dá)基因,尋找這類基因在其他模式植物中的直系同源基因,并將其表達(dá)模式在不同植物間進(jìn)行比較,有利于深入的理解這類基因在蒺藜苜蓿有性生殖過(guò)程中的功能。在研究中發(fā)現(xiàn),蒺藜苜蓿中紫花苜蓿(M sativa) MsGME的直系同源基因在果莢和種子中的表達(dá)較高,因此我們克隆了MsGME基因的全長(zhǎng)cDNA序列,并將其轉(zhuǎn)入擬南芥(Arabidopsis thaliana)中,最終得到抗逆性良好的轉(zhuǎn)基因擬南芥植株。主要研究?jī)?nèi)容如下：1.篩選得到97個(gè)蒺藜苜�；ㄆ鞴偬禺惐磉_(dá)基因,通過(guò)與其他植物中同源基因的比較發(fā)現(xiàn),同源基因在不同植物花器官中的表達(dá)模式和功能不完全相同。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生這種現(xiàn)象的重要原因是啟動(dòng)子中效應(yīng)元件具有不同的特性。2.篩選得到605個(gè)蒺藜苜蓿種子特異表達(dá)基因,通過(guò)對(duì)4個(gè)物種種子特異表達(dá)基因及其同源基因的表達(dá)模式分析證明了進(jìn)化關(guān)系較近的物種間同源基因的表達(dá)模式變異較小,而進(jìn)化關(guān)系遠(yuǎn)的物種間其同源基因的表達(dá)模式變異較大。3.克隆獲得MsGME基因cDNA的全長(zhǎng)序列,該基因包含一個(gè)1146 bp的開(kāi)放閱讀框,編碼381個(gè)氨基酸,種子和果莢中表達(dá)量較高。4.表達(dá)模式分析發(fā)現(xiàn),MsGME基因受到鹽、干旱和酸等條件誘導(dǎo)其表達(dá)量會(huì)提高。5.成功將紫花苜蓿MsGME基因轉(zhuǎn)入擬南芥中,提高了轉(zhuǎn)基因植株中的抗壞血酸含量,增強(qiáng)了轉(zhuǎn)基因植株抵御非生物脅迫的能力。
【關(guān)鍵詞】：蒺藜苜蓿 紫花苜蓿 花器官 種子 特異表達(dá)基因
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S541;Q943.2
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 前言10-11
• 第二章 文獻(xiàn)綜述11-20
• 2.1 蒺藜苜蓿有性生殖器官及基因組研究11
• 2.1.1 蒺藜苜蓿花器官和種子形態(tài)結(jié)構(gòu)11
• 2.1.2 蒺藜苜�；蚪M研究進(jìn)展11
• 2.2 花器官起源及特異表達(dá)基因11-13
• 2.2.1 花器官起源11-12
• 2.2.2 花器官特異表達(dá)基因12-13
• 2.3 種子特異表達(dá)基因及啟動(dòng)子13-14
• 2.3.1 種子特異表達(dá)基因13
• 2.3.2 種子特異啟動(dòng)子13-14
• 2.4 花器官和種子同源基因功能研究14-15
• 2.4.1 花器官特異表達(dá)基因同源基因14
• 2.4.2 種子特異表達(dá)基因同源基因14-15
• 2.5 植物對(duì)非生物脅迫的響應(yīng)機(jī)制15-16
• 2.5.1 植物抗氧化系統(tǒng)對(duì)脅迫的響應(yīng)機(jī)制15
• 2.5.2 植物滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)脅迫的響應(yīng)機(jī)制15-16
• 2.6 紫花苜蓿響應(yīng)脅迫的機(jī)制16-18
• 2.6.1 紫花苜蓿耐鹽性研究16-17
• 2.6.2 紫花苜�？购敌匝芯�17
• 2.6.3 紫花苜蓿耐酸性研究17-18
• 2.7 抗壞血酸的功能及合成途徑18-20
• 2.7.1 抗壞血酸抗氧化能力研究18
• 2.7.2 抗壞血酸生物合成途徑18-20
• 第三章 蒺藜苜蓿花器官特異表達(dá)基因分析20-32
• 3.1 材料方法20-22
• 3.1.1 相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)20
• 3.1.2 蒺藜苜�；ㄆ鞴偬禺惐磉_(dá)基因的篩選20-21
• 3.1.3 其他植物中直系同源基因的篩選和表達(dá)分析21
• 3.1.4 Medtr5g021270和Medtr1g110460的直系同源基因的表達(dá)分析21
• 3.1.5 蒺藜苜�；ㄆ鞴偬禺惐磉_(dá)基因的啟動(dòng)子分析21
• 3.1.6 蒺藜苜蓿花器官特異表達(dá)基因染色體定位21-22
• 3.2 結(jié)果分析22-30
• 3.2.1 Medtr5g021270基因不同部位表達(dá)量分析22
• 3.2.2 蒺藜苜�；ㄆ鞴偬禺惐磉_(dá)基因的篩選22
• 3.2.3 其他植物中直系同源基因的鑒定22-26
• 3.2.4 蒺藜苜蓿等5種植物相關(guān)基因的表達(dá)分析26-28
• 3.2.5 Medtr5g021270和Medtr1g110460直系同源基因的表達(dá)分析28-29
• 3.2.6 蒺藜苜蓿等5種植物直系同源基因的啟動(dòng)子分析29
• 3.2.7 蒺藜苜�；ㄆ鞴偬禺惐磉_(dá)基因的染色體物理定位29-30
• 3.3 討論30-32
• 第四章 蒺藜苜蓿種子特異表達(dá)基因分析32-49
• 4.1 材料方法32-33
• 4.1.1 基因組數(shù)據(jù)采集32
• 4.1.2 不同物種各器官發(fā)育時(shí)期和基因表達(dá)量的選取32
• 4.1.3 種子特異表達(dá)基因的篩選32-33
• 4.1.4 種子特異表達(dá)基因同源基因的篩選及表達(dá)模式分析33
• 4.1.5 種子特異表達(dá)基因及其同源基因的啟動(dòng)子分析33
• 4.2 結(jié)果分析33-45
• 4.2.1 蒺藜苜蓿、大豆、擬南芥和水稻種子特異表達(dá)基因33-34
• 4.2.2 蒺藜苜蓿種子特異表達(dá)基因的同源基因34
• 4.2.3 大豆種子特異表達(dá)基因的同源基因34
• 4.2.4 擬南芥種子特異表達(dá)基因的同源基因34-35
• 4.2.5 水稻種子特異表達(dá)基因的同源基因35
• 4.2.6 蒺藜苜蓿同源基因中種子特異表達(dá)基因35
• 4.2.7 大豆同源基因中種子特異表達(dá)基因35
• 4.2.8 擬南芥同源基因中種子特異表達(dá)基因35-36
• 4.2.9 水稻同源基因中種子特異表達(dá)基因36-40
• 4.2.10 蒺藜苜蓿種子特異表達(dá)基因及其同源基因表達(dá)模式分析40-41
• 4.2.11 大豆種子特異表達(dá)基因及其同源基因表達(dá)模式分析41
• 4.2.12 擬南芥種子特異表達(dá)基因及其同源基因表達(dá)模式分析41-42
• 4.2.13 水稻種子特異表達(dá)基因及其同源基因表達(dá)模式分析42
• 4.2.14 不同表達(dá)模式4組同源基因比較分析42-43
• 4.2.15 種子特異表達(dá)基因及其同源基因中順式作用元件的功能分析43-45
• 4.3 討論45-49
• 第五章 紫花苜蓿MsGME基因克隆及功能分析49-70
• 5.1 材料方法49-56
• 5.1.1 紫花苜蓿植物材料種植49
• 5.1.2 紫花苜蓿幼苗非生物脅迫處理49
• 5.1.3 紫花苜�？俁NA提取49-50
• 5.1.4 紫花苜蓿cDNA第一鏈的合成50
• 5.1.5 紫花苜蓿MsGME基因同源克隆及生物信息學(xué)分析50-52
• 5.1.6 脅迫后紫花苜蓿中MsGME表達(dá)量分析52-53
• 5.1.7 pMyc-35S：：MsGME表達(dá)載體的構(gòu)建53
• 5.1.8 擬南芥植物材料培養(yǎng)53
• 5.1.9 轉(zhuǎn)MsGME基因的擬南芥GME/gme突變體果莢發(fā)育形態(tài)學(xué)觀察53
• 5.1.10 轉(zhuǎn)基因擬南芥植株篩選53-54
• 5.1.11 轉(zhuǎn)基因擬南芥植株中MsGME基因表達(dá)量分析54
• 5.1.12 擬南芥植株非生物脅迫處理54
• 5.1.13 擬南芥GMP、GP和GGP基因表達(dá)量分析54-55
• 5.1.14 擬南芥抗壞血酸含量測(cè)定55
• 5.1.15 擬南芥丙二醛(MDA)含量測(cè)定55
• 5.1.16 擬南芥葉片相對(duì)膜透性(RMP)的測(cè)定55
• 5.1.17 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析55-56
• 5.2 結(jié)果分析56-68
• 5.2.1 MsGME基因全長(zhǎng)cDNA序列分析56
• 5.2.2 紫花苜蓿中MsGME基因不同部位表達(dá)量分析56-59
• 5.2.3 脅迫條件下MsGME在紫花苜蓿幼苗中表達(dá)模式59
• 5.2.4 pMyc-35S：：MsGME表達(dá)載體酶切驗(yàn)證59-60
• 5.2.5 轉(zhuǎn)MsGME基因的擬南芥GME/gme突變體果莢形態(tài)60-61
• 5.2.6 轉(zhuǎn)基因擬南芥植株鑒定61-62
• 5.2.7 擬南芥轉(zhuǎn)基因植株中GME上下游基因表達(dá)模式分析62
• 5.2.8 超表達(dá)MsGME基因提高擬南芥轉(zhuǎn)基因植株中抗壞血酸的含量62-63
• 5.2.9 超表達(dá)MsGME基因提高轉(zhuǎn)基因擬南芥耐鹽性63-65
• 5.2.10 超表達(dá)MsGME基因提高轉(zhuǎn)基因擬南芥耐旱和耐酸性65-66
• 5.2.11 脅迫條件下轉(zhuǎn)基因擬南芥體內(nèi)丙二醛含量變化66-67
• 5.2.12 脅迫條件下轉(zhuǎn)基因擬南芥相對(duì)膜透性67-68
• 5.3 討論68-70
• 第六章 結(jié)論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-81
• 英文縮略詞對(duì)照表81-82
• 在學(xué)期間的研究成果82-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

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