本文選題：SWEET　切入點(diǎn)：基因家族　出處：《塔里木大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：棉花是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物和天然纖維作物之一,棉纖維是天然紡織纖維最主要的來源,是紡織工業(yè)重要的原材料。棉花纖維含糖量是決定棉花品質(zhì)的重要因素之一。棉鈴的鈴殼和纖維主要通過碳水化合物代謝積累纖維素,光合同化產(chǎn)物主要以蔗糖的形式運(yùn)輸?shù)綆炱鞴?給庫器官生長發(fā)育提供能量。SWEET是糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,對糖有雙向轉(zhuǎn)運(yùn)作用,并參與植物生長發(fā)育及代謝過程,具有許多重要的生理功能。本研究首先測定了棉花不同組織中可溶性總糖含量在棉鈴不同發(fā)育時(shí)期的變化情況;進(jìn)一步利用二倍體棉種D基因組雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii)基因組數(shù)據(jù)對棉花SWEET基因家族進(jìn)行了全基因組鑒定和分析;對選定的陸地棉GhSWEET1通過熒光定量技術(shù)研究其在不同組織中的表達(dá)模式以及對干旱和冷害脅迫的響應(yīng)反應(yīng),主要研究結(jié)果如下:1、利用蒽酮比色法對陸地棉TM-1開花后5 d、10 d、15 d相同部位的棉鈴對應(yīng)的纖維、棉殼、葉柄(對位葉)及對位葉進(jìn)行可溶性總糖的測定。結(jié)果顯示纖維中糖含量隨時(shí)間增加呈先減少后增加的趨勢,對位葉呈先增加后減少的趨勢,而棉殼及葉柄中的糖含量均隨天數(shù)的增加而減少。2、SWEET基因與可溶性糖運(yùn)輸有關(guān),利用二倍體D組雷蒙德氏棉基因組數(shù)據(jù),對SWEET基因家族進(jìn)行全基因組的鑒定與分析,結(jié)果表明:(1)雷蒙德氏棉基因組中有31個(gè)SWEET基因,分散或成簇分布在雷蒙德氏棉11條染色體上,分為三個(gè)不同功能的亞家族。(2)雷蒙德氏棉、擬南芥和水稻SWEET全長蛋白質(zhì)序列構(gòu)建進(jìn)化樹。所有的SWEET蛋白質(zhì)被分為四個(gè)不同的亞家族:SWEET I、SWEET II、SWEET III和SWEET IV。其中,SWEET I亞家族包含13個(gè)雷蒙德氏棉SWEET基因,7個(gè)擬南芥SWEET基因,9個(gè)水稻SWEET基因。SWEET II亞家族包含6個(gè)雷蒙德氏棉SWEET基因,3個(gè)擬南芥SWEET基因,6個(gè)水稻SWEET基因。在SWEET III亞家族中,12個(gè)SWEET基因?qū)儆诶酌傻率厦?6個(gè)屬于擬南芥,5個(gè)屬于水稻,而SWEET IV亞家族在本研究中僅有2個(gè)水稻SWEET基因。相比之下,雷蒙德氏棉中SWEET I和SWEET III兩個(gè)亞家族中SWEET基因數(shù)目都多于擬南芥和水稻。在四個(gè)不同的亞家族中,雷蒙德氏棉SWEET I和SWEET II是成員最多的亞家族。(3)對雷蒙德氏棉中31個(gè)SWEET基因進(jìn)行跨膜結(jié)構(gòu)域預(yù)測,結(jié)果顯示含有7個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域的有22個(gè),分別是Gr SWEET1、2、3、4、5、8、11、12、13、15、16、17、18、20、21、22、23、25、26、27、28、30;含有6個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域的有7個(gè),分別是GrSWEET9、10、14、19、24、29、31;含有8個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域的有兩個(gè),分別是GrSWEET6和GrSWEET7。除GrSWEET 6、7、9、19含4個(gè)內(nèi)含子外,其余27個(gè)GrSWEET均含有5個(gè)內(nèi)含子。3、根據(jù)已發(fā)表的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),選取陸地棉TM-1中GhSWEET1為目的基因。構(gòu)建了35S::GhSWEET1-GFP融合表達(dá)載體,轉(zhuǎn)化煙草發(fā)現(xiàn)GhSWEET1主要存在于細(xì)胞膜中。通過熒光定量技術(shù)對GhSWEET1基因在陸地棉TM-1不同組織中的特異性表達(dá)進(jìn)行分析。結(jié)果顯示,開花后5 d、10 d、15 d GhSWEET1基因在陸地棉TM-1各組織中均有表達(dá),其中該基因的表達(dá)量在纖維和鈴殼中隨生育時(shí)間的增加而上升;在苞葉中隨生育時(shí)間增加呈“增-減-增”的變化;在葉柄中隨時(shí)間的增加而降低;在開花后5 d和10 d的對位葉中逐漸增加,在開花后15 d對位葉中表達(dá)驟減。GhSWEET1基因在陸地棉TM-1幼苗期各組織中均有表達(dá),且有較大的差異,其中在真葉中表達(dá)量最高,子葉次之,莖位第三,根中最低。分別對陸地棉TM-1幼苗進(jìn)行干旱及冷害脅迫后GhSWEEET1基因表達(dá)情況進(jìn)行分析。結(jié)果表明,與對照相比,在真葉中GhSWEEET1基因受干旱誘導(dǎo)顯著上調(diào)表達(dá),但在干旱處理的不同時(shí)期該基因的表達(dá)呈“增-減-增”的趨勢;在根中,與對照相比,GhSWEEET1基因受干旱誘導(dǎo)顯著下調(diào)表達(dá),但在處理的不同時(shí)期呈“減-增-減”趨勢;在冷害脅迫下,與對照相比,GhSWEEET1基因在冷處理后3 h和6 h在棉花真葉中顯著下調(diào)表達(dá),在處理后9 h和12 h顯著上調(diào)表達(dá),在冷害處理的不同時(shí)間總體呈“減-增-減”變化。本研究通過對陸地棉TM-1棉鈴對應(yīng)各器官可溶性總糖含量的測定,以及對陸地棉TM-1棉鈴對應(yīng)各組織和幼苗GhSWEEET1的表達(dá)模式分析,表明該基因可以通過調(diào)節(jié)糖的運(yùn)輸來調(diào)控棉花的生長發(fā)育;干旱和冷害脅迫后的表達(dá)差異分析表明,該基因可能通過調(diào)節(jié)各組織中糖的濃度來調(diào)控棉花對干旱和冷害的抗性;利用亞細(xì)胞定位,表明該基因主要存在于細(xì)胞膜上;通過對雷蒙德氏棉SWEET基因家族的鑒定及進(jìn)化分析,為進(jìn)一步研究糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SWEET在棉花生長發(fā)育中的作用機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：塔里木大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S562

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本文編號：1610704