本文關(guān)鍵詞：玉米體細(xì)胞胚胎發(fā)生的轉(zhuǎn)錄組分析及相關(guān)基因克隆　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著對玉米需求量和品質(zhì)要求的不斷提升,快速有效地創(chuàng)制優(yōu)良玉米新種質(zhì)已經(jīng)成為玉米分子育種的重要任務(wù)。植物組織培養(yǎng)與基因工程技術(shù)在轉(zhuǎn)基因育種中的應(yīng)用有效地促進(jìn)了植物分子育種的發(fā)展。然而,植物組織再生培養(yǎng)有著明顯的基因型依賴性特征,這也限制了玉米轉(zhuǎn)基因育種的快速發(fā)展。本實驗室從200份玉米骨干自交系中篩選出遺傳轉(zhuǎn)化效率高的玉米自交系Y423,Y423有著高體胚誘導(dǎo)率特征,在沒有外源激素的分化培養(yǎng)基中能夠同時分化出根和芽,形成完整的植株,且移栽成活率高。為了探究玉米體胚發(fā)生過程中的細(xì)胞內(nèi)源激素代謝調(diào)控以及復(fù)雜分子調(diào)控機制,本研究進(jìn)行了體細(xì)胞胚胎發(fā)生的轉(zhuǎn)錄組分析及相關(guān)基因的克隆,為今后的玉米遺傳轉(zhuǎn)化及分子育種奠定理論基礎(chǔ)。激素是體胚誘導(dǎo)過程中重要的調(diào)節(jié)因子。外源激素的施加會引起內(nèi)源激素代謝水平的變化,從而誘導(dǎo)體細(xì)胞獲得胚性能力,形成體胚。實驗采用生物素雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)對內(nèi)源IAA、ABA以及CTK在體胚發(fā)生過程中的濃度水平進(jìn)行測定。結(jié)果表明在外源激素2,4-D的刺激下,細(xì)胞內(nèi)激素水平發(fā)生顯著變化,而各種激素間的相互平衡使得細(xì)胞脫分化最終形成體細(xì)胞胚胎。為了解玉米體細(xì)胞胚胎發(fā)生的分子機制,實驗利用RNA-seq技術(shù)對來自玉米自交系Y423的幼胚(IE)、胚性愈傷組織(EC)、體細(xì)胞胚胎(SE)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析。兩個差異表達(dá)數(shù)據(jù)庫(IE-vs-EC、IE-vs-SE)中的差異表達(dá)基因(DEGs)分別為3844和7449個。比較胚性愈傷組織與體胚的基因表達(dá)水平時,發(fā)現(xiàn)了260個DEGs顯著差異表達(dá)。通過層次聚類算法分析,將篩選后的6888個DEGs的基因聚類到8個表達(dá)模式組中。分析發(fā)現(xiàn),體胚發(fā)生相關(guān)的一些基因主要聚類到E或F組中,這些基因在體胚誘導(dǎo)過程中大多呈現(xiàn)出上調(diào)表達(dá)。Gene Ontology(GO)注釋與KEGG pathway分析表明,E和F組中的DEGs大多與激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、脅迫響應(yīng)以及代謝有關(guān)。在差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子中,主要的一些轉(zhuǎn)錄因子家族與脅迫響應(yīng)有關(guān),參與了細(xì)胞分化、胚胎發(fā)生及胚胎成熟。一些激素生物合成、激素極性運輸、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、代謝相關(guān)基因參與了玉米體胚發(fā)生分子調(diào)控。利用q RT-PCR對9個候選基因在玉米體胚發(fā)生過程中的表達(dá)模式進(jìn)行分析,結(jié)果表明這9個基因可能在玉米體胚發(fā)生過程中起到重要的正調(diào)控作用。利用RT-PCR技術(shù)成功克隆了5個體細(xì)胞胚胎發(fā)生相關(guān)的候選基因并構(gòu)建了植物表達(dá)載體,分別為:Pro35S:BAK1:GFP、Pro35S:Zm LBD17:GFP、Pro35S:Zm MADS11:GFP、Pro35S:RTCS1:GFP和Pro35S:Zm LBD24:GFP。對這5個基因進(jìn)行生物信息學(xué)與功能分析,推測這幾個候選基因可能參與調(diào)控體胚發(fā)生。5個表達(dá)載體均通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)侵染了擬南芥,獲得Zm MADS11、RTCS1 T1代陽性擬南芥植株。異位表達(dá)Zm MADS11基因促進(jìn)擬南芥在沒有外源激素的培養(yǎng)下根部產(chǎn)生自發(fā)愈傷組織。綜上所述,本文對玉米體細(xì)胞胚胎發(fā)生過程中的內(nèi)源激素濃度的動態(tài)變化進(jìn)行了測定。利用轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)對玉米體胚發(fā)生相關(guān)的信號通路以及基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。同時對篩選的候選基因在體胚誘導(dǎo)過程中的表達(dá)模式進(jìn)行分析�？寺×�5個候選基因,并進(jìn)行了功能驗證。
[Abstract]:In order to find out the molecular mechanism of somatic embryogenesis in maize somatic embryogenesis , the gene expression level of endogenous IAA , ABA and CTK in maize inbred line Y423 and Y423 was analyzed . In this paper , the dynamic changes of endogenous hormones in somatic embryogenesis of maize were measured . The signal pathway and gene expression control network of maize somatic embryogenesis were analyzed by using transcriptome data . Five candidate genes were cloned and functional verification was carried out .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S513

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 Yaling Song;;Insight into the mode of action of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid(2,4-D) as an herbicide[J];Journal of Integrative Plant Biology;2014年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 葛曉陽;棉花體細(xì)胞胚發(fā)育組學(xué)分析及JA和ABA調(diào)控的研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

2 劉蓓蓓;玉米骨干自交系體細(xì)胞胚胎發(fā)生相關(guān)基因的表達(dá)及蛋白質(zhì)組學(xué)研究[D];吉林大學(xué);2015年

3 孫麗芳;玉米胚性愈傷組織形成相關(guān)基因克隆及功能分析[D];吉林大學(xué);2012年

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本文編號：1420242