發(fā)布時間：2020-11-18 13:24

　　 SBP蛋白是高等植物和低等植物在生長發(fā)育和逆境環(huán)境應(yīng)答中起重要調(diào)控作用的轉(zhuǎn)錄因子。谷子是禾本科C_4植物,基因組較小(~510 Mb),目前谷子中已報道不少轉(zhuǎn)錄因子基因家族并完成鑒定和功能分析,但對于SBP基因家族的鑒定和功能分析還尚未見研究。本研究以豫谷1號為材料,鑒定谷子SBP基因家族成員,分析谷子SBP蛋白理化性質(zhì)和系統(tǒng)發(fā)育,并利用RT-qPCR對谷子SBP家族基因在PEG和ABA脅迫下進(jìn)行表達(dá)分析。本研究為SBP基因家族在谷子生長發(fā)育及逆境應(yīng)答方面的功能研究提供了理論依據(jù),也為谷子功能基因的挖掘利用奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:1、在谷子全基因組水平共鑒定出19個SBP基因,這19個SBP基因在谷子的9條染色體上均有分布,每條染色中SBP基因的數(shù)目為1~4個,19個谷子SBP蛋白的氨基酸序列長度為199~1118 aa。谷子SBP蛋白的保守結(jié)構(gòu)域由74~76個氨基酸殘基構(gòu)成,它們都具有與鋅結(jié)合的DNA結(jié)合域。根據(jù)谷子SBP蛋白的聚類分析結(jié)果顯示,該蛋白家族可分為七個亞組。谷子SBP蛋白家族成員的外顯子數(shù)從2~11個不等,均為親水性蛋白。除SiSBP7之外,其余的谷子SBP蛋白在細(xì)胞核中均有信號。谷子SBP蛋白與高粱、水稻的親緣關(guān)系較近。2、谷子SBP基因家族啟動子區(qū)域的順式作用元件主要為植物激素、干旱、光照及病原菌、創(chuàng)傷等類型的響應(yīng)元件。RT-qPCR分析結(jié)果顯示,PEG和ABA脅迫誘導(dǎo)下,SiSBP2、SiSBP3、SiSBP8、SiSBP9、SiSBP11、SiSBP12和SiSBP13基因在葉和莖中的表達(dá)均呈現(xiàn)上調(diào),表達(dá)量增幅:葉莖。PEG脅迫處理后谷子SBP基因的表達(dá)增長量顯著高于外源ABA誘導(dǎo)后的表達(dá)增長量。3、谷子SiSBP15所編碼蛋白的氨基酸數(shù)目為1118 aa,該基因主要在穗部進(jìn)行表達(dá),啟動子分析表明該基因的主要功能是參與種子的發(fā)育。SiSBP15能夠參與谷子對非生物脅迫和外源激素誘導(dǎo)的響應(yīng)。4、谷子SiSBP19所編碼蛋白的氨基酸數(shù)目為968 aa,該基因在葉中和莖中的表達(dá)量較高,基因互作表明該基因參與植物碳水化合物的代謝途徑、蛋白質(zhì)的生物合成及分解過程。SiSBP19也能夠參與谷子對非生物脅迫和外源激素誘導(dǎo)的響應(yīng)。
【學(xué)位單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：S515
【部分圖文】：

谷子SBP基因家族的鑒定及特征分析10性質(zhì)分析、亞細(xì)胞定位預(yù)測、進(jìn)化樹的構(gòu)建、不同物種間SBP蛋白的進(jìn)化分析、基因結(jié)構(gòu)及啟動子元件的分析[102]。并對谷子SBP基因家族進(jìn)行GO富集分析和組織表達(dá)特性分析。對谷子SBP家族基因在PEG和ABA脅迫下進(jìn)行表達(dá)分析[103]。根據(jù)谷子功能基因組數(shù)據(jù)庫中SBP基因的mRNA-seqFPKM數(shù)值篩選出了該基因家族內(nèi)表達(dá)量較高的兩個基因SiSBP15和SiSBP19，因此我們主要將這兩個基因作為重點(diǎn)研究對象進(jìn)行進(jìn)一步的研究分析。分別進(jìn)行生物信息學(xué)分析（蛋白的二級結(jié)構(gòu)、跨膜結(jié)構(gòu)、磷酸化位點(diǎn)、啟動子元件和蛋白互作）、非生物脅迫（PEG、NaCl、蔗糖、甘露醇和過氧化氫）和外源激素脅迫（IAA、ABA、GA、MeJA和SA）后的表達(dá)分析。1.5.2技術(shù)路線圖1.1技術(shù)路線Figure1.1Technicalroute

第二章谷子SBP基因家族鑒定分析17注：A：谷子SBP蛋白系統(tǒng)發(fā)育樹；B：谷子SBP基因家族結(jié)構(gòu)圖；C：谷子SBP蛋白的結(jié)構(gòu)域分析Note:A:PhylogenetictreeofSiSBPsprotein.B:ThefamilystructureofSiSBPsgene.C:DomainanalysisofSiSBPsprotein圖2.1谷子SBP蛋白系統(tǒng)發(fā)育樹、谷子SBP基因結(jié)構(gòu)圖及SBP蛋白結(jié)構(gòu)域Fig.2.1SiSBPsproteinphylogenetictree,SiSBPsgenestructuremapandSiSBPsproteindomain

谷子SBP基因家族的鑒定及特征分析182.3.3不同作物SBP蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化分析對谷子全基因組獲得的19個谷子SBP蛋白，根據(jù)染色體的分布進(jìn)行重新命名。同時在Phytozome中下載擬南芥（17個）、水稻（19個）、高粱（18個）、玉米（36個）的SBP蛋白，同樣根據(jù)基因在染色體的分布對這幾個物種的SBP蛋白重新命名。利用MEGA6.0中的NJ鄰接法對5個物種的SBP蛋白構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹，由圖2.2可知，這109個SBP蛋白大致分為9個分支，谷子的19個SBP蛋白分布在其中7個分支。其中，SiSBP5、SiSBP8、SiSBP13、SiSBP16、SiSBP18聚在第I分支，SiSBP1、SiSBP10聚在第II分支，SiSBP4、SiSBP6、SiSBP7、SiSBP14、SiSBP17聚在第III分支，SiSBP2、SiSBP3、SiSBP11聚在第IV分支，SiSBP9、SiSBP15分別聚在第VI分支和第VIII分支，SiSBP12、SiSBP19聚在第IX分支。而AtSBP6單獨(dú)為第V分支，AtSBP5和AtSBP11聚在第VII分支。整體來看，谷子的SBP蛋白家族與擬南芥的SBP蛋白家族的親緣關(guān)系最遠(yuǎn)，與高粱和水稻的親緣關(guān)系較近，與玉米的親緣關(guān)系次之。此外，第I分支中SiSBP5、SiSBP8都是單獨(dú)為一個亞分支，第III分支中SiSBP6和SiSBP7聚為一個小分支，說明這兩個蛋白進(jìn)化關(guān)系更近。圖2.2谷子、擬南芥、水稻、高粱和玉米的SBP蛋白系統(tǒng)發(fā)育樹Fig.2.2SBPproteinsphylogenetictreeoffoxtailmillet,Arabidopsis,rice,sorghumandmaize
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本文編號：2888765