一、植物LEA蛋白与Lea基因表达(论文文献综述)
李震[1](2021)在《胡麻LEA基因家族的鉴定及其在种子发育过程中的遗传效应》文中进行了进一步梳理胡麻是一种古老的油料作物,其籽粒中含有多种维生素、氨基酸,且富含人体必需的α-亚麻酸,而α-亚麻酸是EPA(EPA,eicosapntemacnioc acid)、DHA(DHA,docosahexaenioc acid)的前体物质,这三种脂肪酸有助于降低血糖、血脂,预防心脑血管疾病的发生,因此具有较高的营养功能和食用价值。实验室前期对高含油量的亚麻品种Macbeth与低含油量的黑亚14号在授粉后5 d、10 d、20 d及30 d四个种子发育阶段进行了转录组测序分析,同时分别测定了四个发育阶段的种子含油量,发现Macbeth的油脂在种子发育后期大量积累,而一些LEA基因也在后期大量表达,因此推测LEA基因参与种子的发育过程,并发挥着重要的作用。为了探究LEA基因在种子发育中作用机制,本文主要做了以下研究内容:1.利用BLAST与HMM算法在胡麻基因组中鉴定到50个LuLEA基因,可分为LuLEA_1~6,Ludehydrin及Lu SMP 8个亚家族。利用MEGA软件用最大似然法构建了胡麻LEA系统发育树,并用多种在线工具分析预测了LuLEA蛋白的理化性质、亚细胞定位、染色体分布及序列特征,发现LuLEA基因大多长度较短,蛋白分子量较小,大多为亲水性蛋白,主要位于细胞核,在线粒体、叶绿体中也有分布。LuLEA基因在15条染色体上均有分布,Lu1染色体分布数目最多。LuLEA基因的内含子数量少于2个,各亚家族之间的蛋白motif相差较大。2.对LuLEA的各亚家族成员的表达分别进行热图绘制及分析,发现36个LuLEA基因在种子发育的四个阶段均有表达,其中LuLEA_1,LuLEA_4~6,Lu SMP亚家族中的基因均在授粉后20天与30天两个阶段种子中开始大量积累表达,而其余的基因则未表现出较为一致的规律性表达。3.从转录组数据库中筛选出三个同在后期大量表达的LEA基因:LuLEA1、LuLEA2、LuLEA42,在拟南芥中进行过表达,对获得的T3代转基因株系的种子特征及脂肪酸含量进行测定分析,发现属于LuLEA_1的LuLEA1及LuLEA2的过表达转基因株系的种子千粒重、面积均值、周长及种子脂肪酸含量较WT均显着下降,而属于Ludehydrin亚家族的LuLEA42转基因种子的千粒重也显着降低,面积及周长均值同样有减小的趋势,总脂肪酸含量却略有上升,初步表明LEA_1基因可能参与种子的发育过程,对种子的大小及脂肪酸含量可能起到负调控的作用。4.在拟南芥中用CRISPR技术敲除LuLEA1与LuLEA2的同源基因,获得了9株T1代基因编辑拟南芥植株,大部分T1代基因编辑拟南芥种子的千粒重显着提高,所测得的种子面积均值及周长均显着增大,进一步表明LEA基因可能参与负调控种子的大小。5.利用TILLING技术筛选到了7株LuLEA1胡麻突变体,突变株C18:1与C18:3脂肪酸变化最为明显,大致呈现负相关关系,表明LuLEA1基因可能会影响脂肪酸相对含量的变化。综上所述,LEA基因家族成员众多,且多为亲水性蛋白,LEA_1亚家族中的基因可能对种子的发育起负调控作用,可能会影响种子中的脂肪酸含量,而其具体的作用方式有待更进一步的研究。
刘浩[2](2021)在《小麦LEA基因家族的鉴定及脱水蛋白WZY2响应干旱胁迫的调节机制》文中研究指明干旱是影响小麦正常生长发育和产量的重要因素之一。植物在长期进化过程中形成了复杂的调控机制以响应和抵御非生物胁迫。胚胎发育晚期丰富(Late embryogenesis abundant protein,LEA)蛋白是一类逆境胁迫响应蛋白,能够参与保护大分子和细胞结构,增强植物对非生物胁迫(如干旱、高盐、低温和高温等)的耐受性。在植物逆境生理调控中发挥着重要作用。为系统的研究LEA蛋白在非生物胁迫中行使的功能和调节机制,本文在小麦全基因组水平鉴定了LEA基因家族的成员,并对LEA蛋白的理化性质、亚细胞定位、染色体定位、保守区域、外显子-内含子基因结构、顺式作用元件、非生物胁迫(PEG、高盐、低温和高温)和脱落酸(abscisic acid,ABA)下的表达模式进行了分析,并分析了不同LEA亚族成员在非生物胁迫下对大肠杆菌和毕赤酵母的保护作用。为了进一步研究LEA蛋白在干旱胁迫下的调控机制,对苗期小麦分别进行PEG6000和低温胁迫处理,混样后提取小麦叶片RNA,并构建c DNA文库,通过酵母单杂交和酵母双杂交实验筛选小麦脱水蛋白WZY2/Ta DHN20上游转录因子及其互作蛋白。对WZY2/Ta DHN20上游转录因子TabHLH49的亚细胞定位和转录活性进行分析,并通过凝胶电泳迁移实验(EMSA)和双荧光素酶实验,验证TabHLH49与WZY2启动子的互作作用。通过转录因子TabHLH49在小麦中的瞬时过表达和BSMV介导的基因沉默,探究了TabHLH49在小麦干旱胁迫下行使的功能。此外我们获得了T1代小麦转基因TabHLH49株系,进一步探究了TabHLH49在小麦生长发育和抵御干旱胁迫过程中的作用,为小麦耐旱分子机制和遗传育种奠定理论基础。通过以上研究,获得以下主要结论:1.通过对已知的小麦、拟南芥LEA基因及LEA基因的Pfam ID在小麦全基因组水平同源比对,鉴定到179个TaLEA基因家族成员,包括16个LEA_1、49个LEA_2、15个LEA_3、24个LEA_4、13个LEA_5、LEA_6、9个SMP(种子成熟蛋白,seed mature protein)和50个DHN(脱水蛋白,dehydrin)基因。这179个TaLEA基因所编码89-1062个氨基酸,分子量约为9.1-108.7 kDa。28个TaLEA蛋白(16%)具有疏水性,均属于TaLEA_2亚族;其余151个TaLEA蛋白(84%)均为高度亲水性。通过Plant CARE数据库鉴定TaLEA基因启动子具有多种与植物激素响应相关的顺式作用元件,如ABRE、CGTCA motif、TGACG motif、TGA-element、ERE、GARE和TCA element。鉴定到大量与植物胁迫响应相关的顺式作用元件,如MBS、MYC、W box、TC-rich repeats、DRE、LTRE、STRE和WRE。2.微阵列数据分析表明,在低温胁迫下,157个TaLEA基因的表达量发生变化。其中,有46个TaLEA基因受冷胁迫的诱导上调表达。177个TaLEA基因在干旱胁迫下表达量发生变化,其中,50个TaLEA基因受干旱胁迫诱导上调表达。高盐胁迫诱导了25个TaLEA基因上调表达。在高温胁迫下,多数TaLEA基因的表达变化不显着。Realtime PCR结果表明,在ABA、PEG6000、高盐、高温和低温胁迫下,22个TaLEA基因均上调表达。3.高盐胁迫下,表达TaLEA_3-3、TaLEA_4-1、TaLEA_6-2和Ta DHN43蛋白的重组大肠杆菌和重组毕赤酵母平均存活率明显高于对照菌株。高温胁迫下,重组大肠杆菌和重组酵母菌TaLEA_1-5、TaLEA_3-3、TaLEA_4-1、TaLEA_5-1、Ta SMP8和Ta DHN43较对照菌株生长更好。4.通过酵母单杂交和EMSA实验发现,TabHLH49能够结合小麦脱水蛋白WZY2的启动子。双荧光素酶实验证明TabHLH49能够正向调控WZY2基因的表达。对转录因子TabHLH49亚细胞定位显示,该因子位于细胞核中,且C末端的氨基酸序列(323-362 aa)对于TabHLH49的转录活性是必需的。5.转录因子TabHLH49在小麦中的瞬时过表达和BSMV介导的基因沉默实验表明,TabHLH49能够诱导WZY2基因的表达。干旱胁迫下TabHLH49能够降低小麦叶片中MDA含量,并提高其相对水含量和叶绿素含。正常生长及干旱胁迫下,野生型小麦的地上部分和地下部分均比TabHLH49转基因小麦株系更长。干旱胁迫下,野生型小麦萎蔫和卷曲的程度比转基因小麦更严重。干旱胁迫条件下。
郭磊周[3](2021)在《人工重组LEA3蛋白的构建及其抗逆功能研究》文中研究指明胚胎发育晚期丰富蛋白第三家族(Late Embryogenesis Abundant group 3 proteins,LEA3)是一大类亲水蛋白,在生物体响应非生物胁迫、减少逆境损伤中发挥重要作用。已报道的绝大部分LEA3蛋白及其亲水结构域(Hydrophilic domain,HD)在正常条件下以无规则卷曲为主要二级结构,在非生物胁迫条件下转变为有序α螺旋发挥功能。与大部分LEA3蛋白不同,耐辐射异常球菌(Deinococcus radiodurans)来源的DosH(Deinococcus ordered stress-inducible Hydrophilic)蛋白为天然有序LEA3蛋白,具有较强抗逆功能,实验室前期发现该蛋白N末端结构域(1-103位,命名为DS)是帮助其亲水结构域折叠成有序二级结构的关键区域。合成生物学为模块化组装有序LEA3蛋白及其类似物提供了可能。本研究旨在将DosH蛋白N末端结构域(模块A)和不同来源LEA3蛋白亲水结构域(模块B)进行重新组装,构建新的非天然重组LEA3蛋白。通过测定圆二色谱、构建重组大肠杆菌来阐明人工重组LEA3蛋白的有序性与抗逆功能之间的联系。主要研究结果如下:(1)基于LEA3蛋白特有的11个氨基酸组成的motif,我们在Brassica napus(油菜)、Caenorhabditis elegans(线虫)和Yarrowia lipolytica(酵母)来源的LEA3蛋白中分别鉴定出6个(位于41-162位之间)、24个(位于224-701位之间)和27个(位于86-661位之间)motifs,将含有motifs的亲水结构域命名为BnHD、CeHD和YlHD。利用融合PCR将DosH蛋白N末端DS结构域和BnHD、CeHD、YlHD及其本身亲水结构域DrHD重组,构建人工重组LEA3蛋白,分别命名为DS+BnHD、DS+CeHD、DS+YlHD和DS+DrHD。(2)生物信息学分析显示,人工重组的LEA3蛋白DS+DrHD、DS+BnHD、DS+CeHD和DS+YlHD的有序度分别为31.5%、23.3%、18.6%和23.9%,高于自身来源的天然LEA3蛋白及其亲水结构域的有序性。圆二色谱测定结果显示,在正常磷酸盐缓冲液中,DS+DrHD、DS+BnHD、DS+CeHD和DS+YlHD的有序度分别为:82.3%、74.5%、75.4%和83.3%,其中α螺旋度分别为:56.1%、53.7%、49.1%和64.6%,表明人工重组LEA3蛋白为高α螺旋度的有序蛋白。(3)将人工重组LEA3蛋白在大肠杆菌中异源表达并进行表型分析,结果显示,所有含有人工重组LEA3蛋白的菌株相比含天然LEA3蛋白的BL21-DosH菌株在高盐、氧化和干旱胁迫条件下有更好的抗性,抗性能力依次为:BL21-DS+YlHD>BL21-DS+DrHD>BL21-DS+BnHD>BL21-DS+CeHD>BL21-DosH。(4)为了阐述人工重组LEA3蛋白提高重组大肠杆菌非生物胁迫抗性可能机制,对重组菌株进行了体内酶活测定。在1.5 M Na Cl冲击4 h和20 m M H2O2冲击10 min后,含人工重组LEA3蛋白的菌株BL21-DS+DrHD、BL21-DS+BnHD、BL21-DS+CeHD和BL21-DS+YlHD较野生型、空载菌株和含自身亲水结构域的重组菌株有更高的过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活性和较低含量的丙二醛产生,表明人工重组LEA3蛋白在保护体内酶活和细胞膜氧化损伤中发挥重要作用。综上所述,将DosH蛋白N末端结构域和不同来源LEA3蛋白亲水结构域重组的人工LEA3蛋白为高度有序蛋白,有序的重组LEA3蛋白可能通过保护体内酶活和细胞膜免受氧化损伤在大肠杆菌抵御外界逆境压力中发挥重要作用。基于以上研究,DosH蛋白N末端结构域有望作为一种新的非生物胁迫响应元件。
马文雪[4](2021)在《紫花苜蓿MsLEA10基因的耐旱功能分析》文中研究表明紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是世界上种植最广泛的牧草,具有高产、耐逆性强以及适口性好等特性,有“牧草之王”的美称。然而干旱等非生物胁迫严重威胁着紫花苜蓿的生长发育及其产量。本研究利用课题组前期三代Pac Bio全长转录组测序技术构建的模拟盐(Na Cl)、干旱(Mannitol)和外源施加脱落酸(ABA)处理的紫花苜蓿转录组数据库,筛选到一批受非生物胁迫显着诱导的基因。对非生物胁迫中扮演重要防御角色的晚期胚胎发生丰富(LEA)家族基因进行识别鉴定,并构建MsLEA10基因过表达载体,转入拟南芥及紫花苜蓿,对其功能进行进一步验证。主要研究结果如下:1、根据实验室前期构建的紫花苜蓿模拟盐、干旱和外源施加ABA处理的全长转录组数据库,分析各基因在干旱、盐和ABA处理下的表达量,获得了98个在非生物胁迫下差异表达基因,并从紫花苜蓿CADL数据库、蒺藜苜蓿基因组等网站对差异表达基因表达模式进行调查,筛选获得9个抗逆候选基因。2、在紫花苜蓿全基因组数据库内筛选获得30个紫花苜蓿LEA基因家族成员序列并对其进行生物信息学分析。通过进化分析将其分为LEA_1-LEA_6、Dehydrin和SMP 8个亚族,按蛋白ID号从小到大排序后命名为MsLEA1-MsLEA30。表达模式分析结果表明,LEA基因具有组织表达特异性,且大部分基因的表达与胁迫耐受性有关。亚细胞定位预测结果显示,LEA蛋白在各细胞器中广泛分布。根据LEA基因在非生物胁迫处理下的q RT-PCR验证和抗逆基因筛选结果,拟选择MsLEA10基因进行耐旱功能分析。3、构建MsLEA10基因过表达载体并转化拟南芥和紫花苜蓿,对MsLEA10过表达拟南芥进行了基因功能验证。MsLEA10属于LEA_3亚族蛋白,含有2个外显子和1个内含子,亚细胞定位在内质网、细胞核和质膜中。通过干旱胁迫平板上的根长表型评价表明,MsLEA10过表达拟南芥根长显着大于野生型;土壤干旱处理后存活率和叶绿素含量统计结果表明,MsLEA10过表达拟南芥具有一定的土壤干旱耐受性;光合相关指标及生理指标测定结果表明,MsLEA10基因能够提高拟南芥的耐旱能力。通过遗传转化获得过表达MsLEA10紫花苜蓿阳性苗,MsLEA10在紫花苜蓿中的耐旱能力有待进一步分析。
于正阳[5](2020)在《小麦干旱响应蛋白WZY2与WZY3-1的功能研究》文中指出充足的水分条件对植物的生长发和育极为重要。水分亏缺不仅影响植物的地理分布、限制植物生长,还会威胁粮食安全。小麦(Triticum aestivum)是重要的粮食作物,其生长过程常伴随着逆境胁迫的影响。胚胎发育晚期丰富(Late embryogenesis abundant,LEA)蛋白是一类植物非生物胁迫相关蛋白,LEA蛋白广泛存在于植物的细胞质与细胞核中,响应多种非生物胁迫信号,能够在遭受非生物胁迫的植物细胞中大量积累并进行渗透调节,防止植物因过度失水而死亡。根据LEA蛋白保守结构域的差异,可将其分为7个亚族(即LEA1–7族)。LEA蛋白富含赖氨酸、组氨酸和甘氨酸,具有较强的亲水性和热稳定性,已有研究表明部分LEA蛋白属于固有无序蛋白(Intrinsically disordered proteins,IDPs)。为进一步探究LEA蛋白在植物干旱胁迫中的功能,本论文以小麦LEA2家族WZY2蛋白和LEA3家族WZY3-1蛋白为研究对象,对LEA蛋白在植物干旱胁迫中的功能进行了探讨。本研究在已获得小麦LEA2家族WZY2基因的RNA干扰(RNA interference,RNAi)转基因小麦(WZY2-RNAi)的基础上,对WZY2基因在聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)模拟的干旱胁迫下的功能进行了初步验证,并通过转录组测序(RNA-Seq)技术,筛选获得干旱胁迫下WZY2-RNAi转基因小麦与野生型小麦的差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)。此外,我们还利用核磁共振(Nuclear magnetic resonance,NMR)与圆二色谱(Circular dichroism,CD)技术测定了WZY2蛋白和LEA3家族WZY3-1蛋白在PEG、低温、高温以及金属离子处理下二级结构的变化。最后,通过分析干旱胁迫前后野生型“郑引1号”小麦的RNA-Seq数据,我们对“郑引1号”小麦中的干旱相关DEGs进行了聚类分析,并对其中新的LEA基因进行筛选与克隆,取得如下主要研究结果:(1)转基因小麦WZY2-RNAi在干旱胁迫下的表型和生理指标分析结果表明,干旱胁迫下转基因小麦叶片的相对含水量、叶绿素(Chlorophyll)含量、脯氨酸含量显着低于野生型植株,并且转基因植株中的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)的活性低于野生型对照植株,而丙二醛(Malondialdehyde,MDA)的积累量却高于野生型对照植株,说明WZY2基因的沉默降低了小麦的干旱耐受能力。WZY2-RNAi小麦的RNA-Seq数据表明,干旱胁迫下的WZY2-RNAi小麦中存在1214个DEGs,其中427个上调基因,787个下调基因。DEGs的基因本体(Gene ontology,GO)功能富集分析表明,多数DEGs富集在GO的“响应非生物胁迫”和“光合作用”分类中。KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路分析表明,DEGs富集在77个KEGG分类中,其中在“光合作用”和“MAPK信号通路”分类中富集程度最为显着。根据这些结果,我们推测WZY2基因的沉默有可能影响WZY2-RNAi植株的光合系统,从而降低转基因小麦对干旱胁迫耐受能力。(2)我们利用NMR和CD技术,确认了LEA2家族WZY2蛋白和LEA3家族WZY3-1蛋白结构的无序程度,并进一步验证了这两种蛋白在非生物胁迫下蛋白构象的变化趋势。WZY2蛋白在水溶液中无序结构的比例超过60%,而PEG、高温、低温及金属离子处理会引起该蛋白质无序结构所占比例的下降。WZY2蛋白属于Yn SKn型LEA2蛋白(即同时具有Y、S和K三种保守片段),通过对比不同处理下WZY2截短体蛋白(缺失K片段的ΔK1、ΔK2、ΔK1ΔK2以及缺失Y和S片段的ΔYS蛋白)的CD光谱与CDPro软件计算结果,我们发现只有在K片段存在时,WZY2蛋白才会发生从无序结构向有序结构变化的现象,该结果表明K片段在WZY2蛋白从无序态向有序态转变的过程中发挥着重要的作用。LEA3家族WZY3-1蛋白的两亲性α-螺旋结构同样受到PEG、高温、低温和金属离子诱导,其构象变化特性与WZY2蛋白相似。(3)通过RNA-Seq技术,我们进一步探究了干旱胁迫下“郑引1号”小麦转录水平的变化,并对小麦中新的LEA2和LEA3基因进行挖掘。RNA-Seq结果表明,干旱胁迫下“郑引1号”小麦中一共存在5948个DEGs,其中2693个为上调基因,3255个为下调基因。干旱胁迫引起的DEGs主要参与GO注释的“叶绿体组成”、“代谢过程”、“光合作用/光吸收”,“非生物刺激响应”、“渗透胁迫响应”和“叶绿体类囊体”等分类中,同时这些DEGs在KEGG通路中“淀粉与蔗糖的代谢途径”、“过氧化物酶体”和“卟啉与叶绿素代谢”等分类中显着富集。我们将RNA-Seq数据中的新转录本(New transcripts)序列信息进行了同源比对和基序(Motif)识别,一共确认了15个新的LEA2和LEA3基因。在此基础上,我们克隆得到新的小麦LEA2家族的WZY2-2基因,q PCR和亚细胞定位实验结果表明,WZY2-2基因受到高温、低温和干旱胁迫诱导表达,并主要定位于细胞质中。
王琪[6](2020)在《芍药响应干旱胁迫的转录组学分析及相关转录因子的功能研究》文中研究说明芍药(Paeonia lactiflora Pall.)是我国传统名花,其花期正值春末夏初少花时节。我国北方地区春季干旱少雨,亟需大量的耐旱植物材料,而园林绿化中,又存在着较为普遍的水资源浪费等现象。因此,芍药响应干旱胁迫的相关研究,无论对芍药的育种与应用推广,还是对建设节水型园林都具有重要的意义。本研究以芍药‘Karl Rosenfield’和‘大富贵’为研究对象,对二者在不同干旱胁迫处理下的生理生化指标进行测定,并选取‘Karl Rosenfield’为试验材料,通过转录组测序、相关转录因子基因的克隆和mi RNA测序,对其响应干旱胁迫的分子机制进行了初步研究。主要研究结果如下:1.干旱胁迫下,芍药的表型与体内的生理生化都发生了一系列变化:‘Karl Rosenfield’和‘大富贵’叶片的干旱损伤指数(DDI)随着干旱胁迫的加剧而增加;光合指标中Pn、Gs和Tr均呈下降趋势,Ci变化不显着;叶绿素荧光参数中,除NPQ表现出增加的趋势外,Fv/Fm、Y(II)、q P和相对叶绿素含量均呈下降趋势;叶片相对含水量随着土壤水分的降低而下降;叶片与须根的丙二醛、可溶性糖、游离脯氨酸含量呈增加趋势,可溶性蛋白含量变化趋势不一致;四种抗氧化酶的活性波动变化;内源激素中ABA含量随土壤水分的减少而呈增加趋势,IAA含量与IAA/ABA变化不规律,ZR与GA3含量大体呈先增加后降低的变化趋势。2.对干旱胁迫下芍药叶片的转录组开展研究,共鉴定得到4198个差异基因。对差异表达基因进行GO功能富集,发现催化活性条目在3个差异表达基因集中富集的基因最多。共得到各差异表达基因集的KEGG富集通路8个,其中光合作用、植物激素信号转导通路在CK与SD集的差异表达基因较多。经过筛选,将芍药响应干旱胁迫的相关基因分为四类,其中信号转导与蛋白激酶基因40个、转录因子基因167个、渗透调节与抗氧化酶基因49个、光合作用与其他功能性蛋白基因68个。3.对转录组测序得到的芍药Plb ZIP、Pl HD-Zip两个基因进行克隆,获得了基因的c DNA序列。Plb ZIP全长1290 bp,编码429个氨基酸;Pl HD-Zip全长972 bp,编码323个氨基酸。对两个基因分别构建pcambia1301表达载体,农杆菌介导的浸花法侵染拟南芥后,均获得了T3代株系。对转基因拟南芥进行鉴定和耐旱性分析,发现Plb ZIP、Pl HD-Zip两个基因在植株耐旱性方面具有一定的增强作用。4.对干旱胁迫下芍药叶片的小RNA进行了测序,总共鉴定出58个已知的mi RNA和83个新的mi RNA。对鉴定到的mi RNA的家族进行分析,发现它们属于38个mi RNA家族,MIR396家族中的mi RNA最多。有19条mi RNA在中、重度干旱胁迫处理与对照的比较中均呈现差异表达。最后,根据富集分析等相关结果,列出了可能与芍药干旱胁迫相关的35个mi RNA和67个靶基因。
刘珊[7](2020)在《基于转录组测序的胀果甘草抗逆相关基因分析》文中进行了进一步梳理土地盐碱化严重影响农作物的生长,了解植物抗逆机理并筛选抗逆相关基因对抗逆植物分子育种具有重要的意义。本实验室前期研究发现,胀果甘草(Glycyrrhiza inflata)根诱导产生的愈伤组织具有一定的耐盐性。对盐处理之后的愈伤组织进行转录组测序,获得了胀果甘草转录组数据。本研究基于胀果甘草转录组数据,对注释为胚胎发育晚期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein,LEA)、NAC转录因子(NAC transcription factor,NAC)和富集脯氨酸蛋白(proline-rich proteins,PRPs)基因进行生物信息学分析,对筛选得到的差异表达基因进行基因表达模式分析,对GiLEA3-1、GiNAC06、GiPRP3进行基因功能分析。主要研究结果如下:(1)胀果甘草LEA、NAC、PRPs基因生物信息学分析从盐胁迫胀果甘草转录组中鉴定出20个LEA家族基因以及1个上调的LEA差异表达基因、86个胀果甘草NAC转录因子基因和14个NAC差异表达基因、5个PRPs家族基因以及3个PRPs差异表达基因。序列比对分析结果表明多数胀果甘草LEA、NAC、PRPs基因与其他物种的胁迫相关基因聚集较紧密。多数胀果甘草LEA家族基因编码蛋白质在细胞质中的碱性环境下发挥功能;胀果甘草NAC差异表达基因编码蛋白质大多在细胞核中的酸性环境下发挥作用;胀果甘草PRPs家族基因编码蛋白质在碱性环境下通过跨膜运输在细胞的多个区域发挥其作用。(2)转录组数据验证选定16个差异表达基因进行荧光定量PCR检测,结果显示有11个基因表达情况与转录组结果相同,验证基因的表达情况与转录组所给数据一致率达到68.75%,表明转录组测序数据可信性较强,对于后续筛选胁迫相关基因具有指导意义。(3)不同非生物胁迫下LEA、NAC、PRPs差异表达基因的表达模式分析对胀果甘草愈伤组织分别进行0.8%NaCl、15%PEG和100 μmol/L ABA胁迫处理,测定各个基因在不同时间点的相对表达量,结果表明GiLEA3-1、GiPRP1可能在干旱、盐胁迫下诱导表达;GiNAC03,GiNAC08可能受干旱、ABA胁迫诱导表达;GiNAC06可能响应盐、干旱、ABA胁迫诱导表达;GiPRP3可能在干旱胁迫下诱导表达。(4)分别包含GiLEA3-1、GiNAC06、GiPRP3的转基因烟草株系的获得以pEASY为克隆载体骨架分别构建了含GiLEA3-1、GiNAC06、GiPRP3的重组克隆载体。以pBI121为植物表达载体,利用XbaI、SmaI为酶切位点分别构建含GiLEA3-1、GiNAC06、GiPRP3基因的植物表达载体。通过根癌农杆菌介导的遗传转化法,将目的基因分别导入野生型烟草,对经过抗生素抗性筛选得到的抗性烟草株系分别进行目的基因的DNA水平及RNA水平检测,获得分别包含GiLEA3-1、GiNAC06、GiPRP3的转基因烟草阳性株系。本研究验证了盐胁迫条件下的胀果甘草转录组测序数据的可靠性强,对目的基因筛选与基因功能研究具有指导作用。通过生物信息学分析及基因表达模式分析发现GiLEA3-1、GiNAC06、GiPRP3均为非生物胁迫诱导基因,获得了分别包含这三个基因的转基因烟草株系,为后期研究转基因植株抵抗非生物胁迫能力及响应非生物胁迫调控机理奠定基础,为胀果甘草及其他作物的分子育种提供新的耐受非生物胁迫候选基因。
杨访问[8](2020)在《盐胁迫下蚕豆萌发期转录组及LEA基因家族分析》文中研究指明蚕豆(Vicia faba L.)是一种重要的食用豆类作物。由于蚕豆种子萌发期对盐分较为敏感,同时萌发期又是植物整个生长过程的起始,使得土壤中盐分的累积严重限制了蚕豆的生产。因此提高在种子萌发阶段的耐盐性,是蚕豆育种的最佳改良策略。为了研究盐胁迫下种子萌发阶段的基因动态表达,使用RNA-seq方法研究了两种在萌发期具有不同耐盐性的蚕豆品种的全基因组转录谱。通过比较耐盐性品种Y134和盐度敏感型品种Y078的基因表达差异,共鉴定出4486个差异基因(DEG)。其中,有1410个候选DEG被鉴定为盐胁迫反应基因。此外,在盐处理下16和24小时的种子发芽过程中,有623个DEG被鉴定为品种特异性应答基因。这些DEG中一些参与细胞壁的松动(例如,木葡聚糖内切葡糖苷酶/水解酶,几丁质酶和弹性蛋白),激素代谢(例如,LEA基因,与ABA或乙烯信号通路相关的基因),染色质重塑(例如,染色质结构蛋白,LHP1)等在盐处理的耐盐品种中显着上调,表明它们在盐胁迫下种子萌发调控中起关键作用。结果表明,大量基因可调节蚕豆对盐分的响应,其调控机制较为复杂。根据盐胁迫下蚕豆种子萌发期的转录组(RNA-seq)数据,利用在线数据库(NR、Swiss-prot和PFAM 3),对蚕豆LEA相关基因进行筛选和注释。通过NCBI的CDD对蚕豆LEA基因保守序列分析,排除不相关基因。利用Ex PASy、GSDS两个在线网站软件进行蛋白理化性质分析和基因结构分析,利用MEGA-X、MEME进行系统进化分析和蛋白motif分析。基于盐胁迫转录组数据分析LEA基因在蚕豆(Y134耐盐和Y078不耐盐)2个不同处理时间的差异表达模式,发现了三个可能影响盐胁迫下种子萌发的基因。通过转录组分析和LEA基因家族分析,有助于增进人们对种子发芽过程中耐盐性机制的了解,并为今后耐盐蚕豆品种的育种提供有价值的遗传资源。
李娜[9](2019)在《小麦响应干旱胁迫的LEA蛋白组学分析及功能研究》文中研究说明干旱是影响小麦生长和产量的主要因素之一。植物的耐旱性与干旱诱导基因的表达呈正相关。干旱诱导基因在植物耐旱中发挥重要功能。胚胎发育晚期丰富(Late embryogenesis abundant,LEA)蛋白是一类高度亲水的蛋白质,在胚胎发育晚期可以在种子大量积累,或在干旱、高盐、低温等脱水胁迫条件下,在营养组织中大量积累。LEA蛋白可以在细胞缺水情况下保护蛋白质、核酸和膜脂质等。研究LEA蛋白的表达模式、结构和功能,为进一步揭示小麦抗旱分子机制和遗传育种提供理论依据。本研究利用Label-free定量蛋白质组学技术与方法,分析干旱胁迫下两种不同耐旱性小麦品种LEA蛋白表达模式,鉴定与小麦抗旱性相关的LEA蛋白,分析其理化性质和功能。根据蛋白质组学分析结果,我们在小麦中克隆了1个新的LEA5C基因TaLea14-A和2个类似于LEA蛋白的基因wsh1和wsh2。分析TaLea14-A和WSH1蛋白结构和二者在非生物胁迫中的功能。本文主要研究结论如下:1.对两种耐旱性能不同的小麦叶片进行了蛋白质组学分析,筛选到38个LEA蛋白和同源物,可分8个不同的亚类,即Dehydrin、LEA4、LEA1、LEA2、ABAWDS、LEA4-like、a novel class of LEA proteins和unclassified。结果表明,LEA蛋白和非LEA蛋白的表达类型、丰度与小麦的生长条件和基因类型有关。38个LEA蛋白中,有32个LEA蛋白在陕合6号小麦或两种小麦中均组成型地表达,说明这些LEA蛋白参与小麦幼苗正常生长发育。20个LEA蛋白干旱胁迫后丰度变化显着,与小麦耐旱性相关。2.采用qRT-PCR对13个代表性LEA基因进行了转录分析。干旱胁迫后,陕合6号小麦中所有LEA基因的转录水平与蛋白表达水平呈现相同的趋势。在郑引1号小麦中的情况有所不同,3个LEA基因转录和编码蛋白表达呈现不同的趋势,分别是O65216、M7ZBB0和M7YN16。3.从干旱胁迫的小麦叶片中克隆到LEA相关基因TaLea14-A和wsh1,分析表明,TaLea14-A属于LEA5C亚家族蛋白,含有1个WHY结构域,具有弱亲水性。WSH1蛋白与不含任何已知LEA蛋白家族结构域的LEA蛋白有很高的同源相似性,亲水性强,具有1个卷曲螺旋结构域,蛋白特性与LEA蛋白相似,是小麦中新的类似于LEA的蛋白。两种蛋白在水稻细胞原生质体中均定位于细胞核、细胞质和细胞膜中。4.实时定量分析表明,小麦TaLea14-A的表达明显受到外源ABA、干旱、高盐和低温胁迫诱导。wsh1基因的表达可被激素ABA、干旱和高盐胁迫诱导,但被低温胁迫抑制。5.FTIR光谱分析表明,TaLea14-A在水合状态下具有较多的β-折叠二级结构,另外还具有α-螺旋和无规则卷曲二级结构,干燥脱水没有诱导TaLea14-A蛋白的聚集,但β-折叠和β-转角含量明显增加。水合态WSH1主要具有α-螺旋结构,干燥后结构发生变化,形成了更多的α-螺旋结构,此外还有β-折叠和β转角结构。说明干燥脱水后,TaLea14-A和WSH1结构发生了变化。6.体外实验表明,TaLea14-A可以抑制LDH受冻融、高温和干燥诱导的失活。在冷冻、高温和干燥胁迫下,WSH1蛋白可以降低LDH酶活性,增加冷冻、高温和干燥胁迫对LDH的损伤。FTIR光谱数据证明,干燥后的LDH有少量分子间β-折叠聚集,说明干燥条件下聚集不是LDH酶失活的主要因素。表明TaLea14-A蛋白在干燥条件下,对LDH酶的保护机制除了抑制聚集外,可能还存在其它机制。7.TaLea14-A在大肠杆菌中的过表达提高了大肠杆菌对低温、高温、高盐、氧化胁迫以及PEG模拟的干旱胁迫的耐受性,促进了正常条件下大肠杆菌的生长。对转基因拟南芥研究表明,在干旱胁迫下,转基因拟南芥与野生型相比表现更强的耐旱性。像脯氨酸大量积累、抗氧化酶的活性增加等。体内原核表达证明,在干旱、高盐和氧化胁迫下,WSH1抑制了大肠杆菌的生长,与正常条件下相比,抑制作用更强。在低温和高温胁迫下,WSH1降低了大肠杆菌的存活能力。表明WSH1蛋白是具有抗菌活性的蛋白。
王震,杜小云,刘文,周超,沈祥陵[10](2019)在《高粱LEA基因家族的鉴定及表达分析》文中研究表明有研究表明,干旱、低温和盐等环境胁迫能够诱导LEA基因的表达。为了探索LEA基因家族在高粱响应外界刺激过程中起到的作用,本研究通过生物信息学的方法对LEA基因家族在高粱全基因组水平进行鉴定和分析,于高粱全基因组中共鉴定出35个基因家族成员,不均匀地分布于高粱8条染色体上,结合系统进化树和保守结构域分析结果,将高粱LEA基因家族成员分为7组。亲水性分析和结构无序性预测表明高粱LEA蛋白绝大多数为亲水性且结构无序。基因结构分析显示了各分组基因结构上的保守性。高粱LEA基因的启动子分析发现了一些与激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。对激素和干旱胁迫下高粱LEA基因的表达分析发现外界胁迫能够诱导部分高粱LEA基因的表达。
二、植物LEA蛋白与Lea基因表达(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、植物LEA蛋白与Lea基因表达(论文提纲范文)
(1)胡麻LEA基因家族的鉴定及其在种子发育过程中的遗传效应(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 种子发育的调控机制 |
1.1.1 种子分类与重要意义 |
1.1.2 种子的发育过程 |
1.1.3 调控种子发育的遗传因子 |
1.2 LEA蛋白的研究现状 |
1.2.1 LEA蛋白的分类及分布 |
1.2.2 LEA蛋白的结构与功能 |
1.2.3 LEA蛋白在种子发育过程中的研究现状 |
1.3 胡麻概述 |
1.4 TILLING技术的基本介绍 |
1.5 本研究的目的意义 |
1.6 研究基础 |
1.7 本研究的技术路线 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 植物材料 |
2.1.2 数据库及软件 |
2.1.3 载体与菌株 |
2.1.4 试剂 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 LuLEA全基因组家族的鉴定分析 |
2.2.2 LuLEA基因过表达载体的构建 |
2.2.3 过表达转基因拟南芥的获得 |
2.2.4 拟南芥CRISPR/Cas9 载体的构建 |
2.2.5 CRISPR/Cas9 基因编辑拟南芥的获得 |
2.2.6 LEA基因编辑拟南芥靶位点编辑分析 |
2.2.7 胡麻突变体库的筛选及鉴定 |
2.2.8 种子含油量的测定及种子大小的观测 |
第三章 结果 |
3.1 LuLEA全基因家族的鉴定 |
3.1.1 LuLEA基因家族成员的鉴定及理化性质分析 |
3.1.2 LuLEA基因的生物学进化及基因结构分析 |
3.1.3 种子发育阶段 LuLEA 的基因表达模式分析 |
3.2 LuLEA在种子发育中的功能分析 |
3.2.1 成功构建三个LuLEA基因过表达载体 |
3.2.2 成功获得三个LuLEA基因过表达转基因拟南芥株系 |
3.2.3 过表达LuLEA转基因拟南芥的表型鉴定 |
3.2.4 成功构建CRISPR-At LEA载体 |
3.2.5 CRISPR-At LEA基因编辑植株的表型鉴定 |
3.2.6 胡麻LuLEA突变体筛选及鉴定 |
第四章 讨论 |
4.1 LuLEA基因家族的鉴定分析 |
4.2 LuLEA的基因表达分析 |
4.3 LEA_1 基因负调控种子大小及脂肪酸含量 |
4.4 胡麻LuLEA1 突变体脂肪酸含量分析 |
第五章 结论 |
参考文献 |
附录 A |
附录 B |
附录 C |
致谢 |
作者简历 |
(2)小麦LEA基因家族的鉴定及脱水蛋白WZY2响应干旱胁迫的调节机制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 LEA蛋白的研究进展 |
1.1.1 LEA蛋白的发现及起源 |
1.1.2 LEA蛋白的理化特征及分类 |
1.1.3 不同亚族LEA蛋白的结构特征 |
1.1.4 LEA蛋白的表达调控 |
1.1.5 LEA蛋白的功能及作用机制 |
1.2 bHLH转录因子研究进展 |
1.2.1 bHLH转录因子的基因结构和分类 |
1.2.2 bHLH转录因子的功能 |
1.3 研究目的及意义 |
1.4 技术路线 |
第二章 小麦全基因组LEA基因家族的鉴定和非生物胁迫下表达模式分析 |
2.1 材料和方法 |
2.1.1 小麦全基因组中的LEA基因家族的鉴定 |
2.1.2 TaLEA基因的系统进化、基因结构和保守序列分析 |
2.1.3 TaLEA基因染色体定位分析和共线性分析 |
2.1.4 TaLEA基因启动子顺式作用元件和表达模式分析 |
2.1.5 植物材料和处理 |
2.1.6 小麦叶片RNA提取和Real-time PCR |
2.1.7 小麦叶片组织内源ABA含量的测定 |
2.1.8 非生物胁迫下TaLEA蛋白对大肠杆菌的保护作用 |
2.1.9 非生物胁迫下TaLEA蛋白对毕赤酵母的保护作用 |
2.2 实验结果与分析 |
2.2.1 小麦全基因组TaLEA基因的鉴定和基本理化性质 |
2.2.2 小麦TaLEA基因的结构特征 |
2.2.3 小麦TaLEA基因的染色体定位 |
2.2.4 小麦TaLEA基因的共线性分析 |
2.2.5 小麦TaLEA基因启动子的顺式作用元件分析 |
2.2.6 非生物胁迫下小麦TaLEA基因表达模式分析 |
2.2.7 TaLEA蛋白能够提高大肠杆菌和酵母细胞对高盐和高温胁迫的耐受性 |
2.3 讨论 |
2.3.1 小麦LEA基因家族的基本特征 |
2.3.2 小麦LEA基因家族的进化 |
2.3.3 小麦LEA基因对非生物胁迫的表达和功能 |
第三章 小麦脱水蛋白WZY2/TaDHN20 上游转录因子及其互作蛋白的筛选和鉴定 |
3.1 材料和方法 |
3.1.1 小麦c DNA文库的制备 |
3.1.2 小麦脱水蛋白WZY2 基因及其启动子的克隆 |
3.1.3 酵母单杂交筛选调控WZY2 基因的上游转录因子 |
3.1.4 酵母双杂交筛选WZY2 的互作蛋白 |
3.1.5 双分子荧光互补实验(Bimolecular Fluorescent Complimentary,BIFC) |
3.1.6 萤火素酶互补实验(Luciferase Complementation Assay,LCA) |
3.2 实验结果与分析 |
3.2.1 小麦c DNA文库的制备 |
3.2.2 小麦脱水蛋白WZY2 上游转录因子的筛选 |
3.2.3 小麦脱水蛋白WZY2 互作蛋白的筛选 |
3.3 讨论 |
第四章 转录因子TabHLH49 正调控脱水蛋白WZY2 的表达提高小麦抗旱性 |
4.1 材料和方法 |
4.1.1 转录因子蛋白的表达与纯化 |
4.1.2 凝胶电泳迁移实验(Electrophoretic mobility shift assay,EMSA) |
4.1.3 双荧光素酶实验(Dual-luciferase assay) |
4.1.4 酵母单杂交验证TabHLH49与WZY2 启动子的互作 |
4.1.5 生物信息学分析转录因子TabHLH49 的基本特征 |
4.1.6 TabHLH49 的亚细胞定位 |
4.1.7 TabHLH49 的转录活性分析 |
4.1.8 小麦总RNA的提取和Real-time PCR |
4.1.9 TabHLH49 的瞬时表达 |
4.1.10 BSMV介导的TabHLH49 基因沉默 |
4.1.11 TabHLH49 转基因小麦的获得及阳性植株的鉴定 |
4.1.12 生理指标的测定 |
4.2 实验结果与分析 |
4.2.1 转录因子TabHLH49 上游调控WZY2 基因 |
4.2.2 转录因子TabHLH49 的基本特征 |
4.2.3 TabHLH49 的亚细胞定位和转录活性分析 |
4.2.4 TabHLH49和WZY2 在小麦中的表达模式分析 |
4.2.5 TabHLH49 正调控WZY2 的表达从而提高小麦的抗旱性 |
4.2.6 过表达TabHLH49 基因提高小麦的抗旱能力 |
4.3 讨论 |
4.3.1 bHLH转录因子TabHLH49 能够提高小麦抗旱能力 |
4.3.2 TabHLH49 正调控WZY2 基因的表达 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
个人简历 |
(3)人工重组LEA3蛋白的构建及其抗逆功能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 国内外研究现状 |
1.1.1 LEA蛋白概述 |
1.1.2 LEA蛋白分类 |
1.1.3 LEA蛋白研究进展 |
1.1.4 LEA蛋白有序性研究进展 |
1.1.5 LEA蛋白保护机制 |
1.1.6 LEA3 蛋白研究现状 |
1.1.7 耐辐射异常球菌DosH蛋白研究现状 |
1.2 立项依据和研究意义 |
1.3 技术路线 |
2 人工重组LEA3 蛋白的设计及序列特征分析 |
2.1 引言 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 生物信息学分析工具 |
2.3 结果分析 |
2.3.1 基于DosH的LEA3蛋白同源进化分析 |
2.3.2 DosH蛋白结构分析 |
2.3.3 DosH蛋白N端信号肽预测 |
2.3.4 其它物种来源LEA3蛋白亲水结构域的表征及重组LEA3 蛋白的设计 |
2.3.5 重组LEA3蛋白的有序性分析 |
2.3.6 重组LEA3蛋白的理化性质比较 |
2.3.7 重组LEA3蛋白的亲疏水性比较 |
2.4 讨论 |
3 人工重组LEA3 蛋白的构建及其二级结构测定 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料 |
3.2.1 实验菌株和质粒 |
3.2.2 实验耗材及仪器 |
3.2.3 培养基及抗生素 |
3.2.4 主要溶液配制 |
3.3 实验方法 |
3.3.1 细菌培养 |
3.3.2 细菌的全基因组和质粒提取 |
3.3.3 含人工重组LEA3蛋白的E.coli菌株构建 |
3.3.4 人工重组LEA3蛋白在大肠杆菌中的诱导表达和纯化 |
3.3.5 蛋白的浓缩和换buffer |
3.3.6 人工重组LEA3蛋白二级结构测定 |
3.3.7 人工重组LEA3蛋白体外酶活保护能力测定 |
3.3.8 数据分析 |
3.4 结果与分析 |
3.4.1 人工重组LEA3蛋白的构建 |
3.4.2 人工重组LEA3蛋白的表达与纯化 |
3.4.3 人工重组LEA3蛋白的二级结构测定 |
3.4.4 人工重组LEA3蛋白体外酶活分析 |
3.4.5 人工重组LEA3蛋白在冷冻胁迫下的二级结构分析 |
3.5 讨论 |
4 人工重组LEA3 蛋白在大肠杆菌中的抗逆功能分析 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料 |
4.2.1 实验菌株 |
4.2.2 实验仪器及耗材 |
4.2.3 培养基及抗生素 |
4.2.4 主要溶液配制 |
4.3 实验方法 |
4.3.1 人工LEA3-GFP融合蛋白的构建 |
4.3.2 重组大肠杆菌非生物胁迫表型实验 |
4.3.3 大肠杆菌存活率测定 |
4.3.4 大肠杆菌RNA提取和荧光定量PCR |
4.3.5 重组蛋白的表达分析 |
4.3.6 体内酶活测定 |
4.4 实验结果 |
4.4.1 人工重组LEA3蛋白的大肠杆菌非生物胁迫表型分析 |
4.4.2 总抗氧化能力分析 |
4.4.3 大肠杆菌体内抗氧化酶活测定 |
4.4.4 LDH酶活性测定 |
4.4.5 丙二醛含量测定 |
4.4.6 基因的转录和翻译水平分析 |
4.4.7 蛋白的亚细胞定位分析 |
4.5 讨论 |
全文结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(4)紫花苜蓿MsLEA10基因的耐旱功能分析(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
前言 |
第一章 文献综述 |
1.1 紫花苜蓿概况 |
1.1.1 紫花苜蓿的生产及分布 |
1.1.2 紫花苜蓿的营养特性与应用 |
1.1.3 紫花苜蓿的战略意义 |
1.2 紫花苜蓿分子抗逆育种的研究进展 |
1.2.1 非生物胁迫对植物生长的影响 |
1.2.2 紫花苜蓿响应非生物胁迫的研究进展 |
1.2.3 紫花苜蓿抗逆分子育种的研究进展 |
1.3 植物LEA基因家族研究进展 |
1.3.1 LEA基因家族的功能 |
1.3.2 LEA基因家族研究进展 |
1.4 本研究的目的意义和技术路线 |
1.4.1 目的和意义 |
1.4.2 技术路线图 |
第二章 基于全长转录组测序的紫花苜蓿抗旱基因筛选 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 中苜一号全长转录组差异表达基因的鉴定和聚类分析 |
2.1.2 差异表达基因在CADL数据库中同源基因的表达模式分析 |
2.1.3 差异表达基因在蒺藜苜蓿基因组数据库中同源基因的表达模式分析 |
2.2 结果与分析 |
2.2.1 差异表达基因在CADL数据库中同源基因的表达模式分析 |
2.2.2 差异表达基因在蒺藜苜蓿基因组数据库中同源基因的表达模式分析 |
2.2.3 紫花苜蓿抗逆候选基因的获得 |
2.3 讨论 |
2.4 小结 |
第三章 紫花苜蓿LEA基因家族的鉴定与表达分析 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 紫花苜蓿LEA基因家族成员的检索与鉴定 |
3.1.2 紫花苜蓿LEA基因的功能分析 |
3.1.3 MsLEA基因的进化分析 |
3.1.4 MsLEA基因保守基序和基因结构分析 |
3.1.5 紫花苜蓿不同组织MsLEA基因的表达模式分析 |
3.1.6 非生物胁迫条件下MsLEA基因的表达模式分析 |
3.1.7 启动子作用元件的分析 |
3.1.8 植物材料及其胁迫处理 |
3.1.9 qRT-PCR分析 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 紫花苜蓿LEA基因家族成员的识别和分类 |
3.2.2 MsLEA基因的功能 |
3.2.3 MsLEA基因的进化分析 |
3.2.4 MsLEA基因的保守基序与基因结构分析 |
3.2.5 MsLEA基因在不同组织中的表达模式分析 |
3.2.6 MsLEA基因在非生物胁迫下的表达模式分析 |
3.2.7 MsLEA基因的启动子作用元件分析 |
3.2.8 qRT-PCR验证 |
3.3 讨论 |
3.4 小结 |
第四章 紫花苜蓿MsLEA10基因的克隆与功能分析 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 基因结构与进化分析 |
4.1.2 表达模式分析 |
4.1.3 过表达载体的构建及农杆菌转化 |
4.1.4 亚细胞定位 |
4.1.5 过表达拟南芥的转化 |
4.1.6 过表达拟南芥的鉴定 |
4.1.7 过表达拟南芥抗逆性评价 |
4.1.8 过表达拟南芥生理指标测定 |
4.1.9 过表达紫花苜蓿的转化 |
4.1.10 过表达紫花苜蓿阳性苗的鉴定 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 基因特征 |
4.2.2 基因的表达模式 |
4.2.3 基因的亚细胞定位 |
4.2.4 转基因拟南芥的鉴定 |
4.2.5 转基因拟南芥的抗逆性评价 |
4.2.6 转基因拟南芥的生理变化 |
4.2.7 过表达紫花苜蓿阳性苗的鉴定 |
4.3 讨论 |
4.4 小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(5)小麦干旱响应蛋白WZY2与WZY3-1的功能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 干旱胁迫对植物生长发育的影响 |
1.1.1 植物形态 |
1.1.2 光合作用 |
1.1.3 植物抗氧化系统 |
1.1.4 植物信号转导 |
1.1.5 基因表达调控 |
1.1.6 渗透调节物质 |
1.2 IDP与 LEA蛋白研究进展 |
1.2.1 IDP研究进展 |
1.2.2 LEA蛋白研究进展 |
1.3 圆二色光谱与RNA-Seq技术的应用 |
1.3.1 圆二色光谱法在蛋白质结构研究中的应用 |
1.3.2 RNA-Seq技术在植物非生物胁迫响应研究中的应用 |
1.4 研究目的、意义和内容 |
1.4.1 研究目的和意义 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 技术路线 |
第二章 小麦WZY2基因在转基因小麦中的功能验证 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料 |
2.2.1 植物材料 |
2.2.2 主要试剂与仪器 |
2.2.3 方法 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 转基因小麦的鉴定 |
2.3.2 不同植株中抗旱相关生理指标的测定 |
2.3.3 干旱胁迫下转基因小麦DEGs的 GO富集和KEGG富集分析 |
2.3.4 RNA-Seq的 q PCR验证 |
2.3.5 WZY2-RNAi转基因小麦中干旱胁迫相关DEGs的分析 |
2.4 讨论 |
2.5 本章小结 |
第三章 WZY2和WZY3-1 蛋白的结构特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料 |
3.2.1 载体与菌种 |
3.2.2 主要试剂与仪器 |
3.3 方法 |
3.3.1 LEA2 蛋白WZY2 及其截短体蛋白的纯化 |
3.3.2 LEA蛋白的核磁共振测定 |
3.3.3 LEA蛋白的CD光谱测定 |
3.4 实验结果 |
3.4.1 WZY2蛋白及其截短体的纯化 |
3.4.2 WZY2与WZY3-1 蛋白的无序性预测 |
3.4.3 基于核磁共振技术的蛋白无序性验证 |
3.4.4 基于CD光谱的蛋白无序性验证 |
3.4.5 WZY2和WZY3-1 蛋白在PEG处理下的CD光谱分析 |
3.4.6 WZY2及WZY3-1 蛋白在温度与金属离子处理下的CD光谱分析 |
3.4.7 WZY2 蛋白截短体在PEG、温度及金属离子处理下的CD光谱分析 |
3.5 讨论 |
3.6 本章小结 |
第四章 干旱胁迫下“郑引1 号”小麦的RNA-Seq分析及新LEA基因的筛选 |
4.1 引言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 植物材料 |
4.2.2 载体与菌株 |
4.2.3 主要试剂与仪器 |
4.2.4 方法 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 DEGs的 GO功能与KEGG通路富集 |
4.3.2 RNA-Seq的 q PCR验证 |
4.3.3 RNA-Seq中新LEA基因的筛选与分析 |
4.3.4 WZY2-2基因的克隆与亚细胞定位载体的构建 |
4.3.5 WZY2-2蛋白的亚细胞定位 |
4.3.6 WZY2-2 基因的q PCR |
4.4 讨论 |
4.4.1 “郑引1号”小麦干旱胁迫下的DEGs |
4.4.2 RNA-Seq中新LEA基因的筛选以及WZY2-2 基因的时空表达特性分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论与研究展望 |
附录 |
缩略语表 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(6)芍药响应干旱胁迫的转录组学分析及相关转录因子的功能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 植物响应干旱胁迫的研究进展 |
1.1.1 干旱胁迫下的信号转导与蛋白激酶基因 |
1.1.2 干旱胁迫下的转录因子基因 |
1.1.3 干旱胁迫下的渗透调节与抗氧化酶基因 |
1.1.4 干旱胁迫下的光合作用与其他功能性蛋白基因 |
1.2 转录组测序在植物响应干旱胁迫研究中的应用 |
1.2.1 干旱胁迫与转录组测序 |
1.2.2 干旱胁迫与小RNA测序 |
1.3 芍药属植物响应干旱胁迫的研究进展 |
1.3.1 芍药响应干旱胁迫的研究进展 |
1.3.2 牡丹响应干旱胁迫的研究进展 |
1.4 本研究的目的意义与技术路线 |
2 芍药对干旱胁迫的生理生化反应 |
2.1 材料与方法 |
2.1.1 试验材料 |
2.1.2 试验设计与方法 |
2.1.3 指标的测定与计算 |
2.2 结果与分析 |
2.2.1 干旱胁迫下芍药表型性状的变化 |
2.2.2 干旱胁迫下芍药光合指标与叶绿素荧光参数的变化 |
2.2.3 干旱胁迫下芍药叶片相对含水量的变化 |
2.2.4 干旱胁迫下芍药丙二醛与渗透调节物质含量的变化 |
2.2.5 干旱胁迫下芍药抗氧化酶活性的变化 |
2.2.6 干旱胁迫下芍药内源激素含量的变化 |
2.3 讨论 |
3 干旱胁迫下芍药的转录组测序及差异基因表达分析 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 试验材料 |
3.1.2 转录组测序样品总RNA的提取与检测 |
3.1.3 cDNA文库的构建与转录组的测序及分析 |
3.1.4 差异表达分析 |
3.1.5 qRT-PCR验证 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 转录组测序样品总RNA的质量检测与分析 |
3.2.2 转录组测序数据及其组装结果与分析 |
3.2.3 基因结构与基因表达量分析 |
3.2.4 Unigene的功能注释与分类 |
3.2.5 样品间相关性评估 |
3.2.6 差异表达基因筛选与分析 |
3.2.7 差异表达基因功能富集分析 |
3.2.8 响应干旱胁迫的差异表达基因分析 |
3.2.9 差异表达基因的qRT-PCR验证 |
3.3 讨论 |
4 耐旱转录因子Plb ZIP基因的功能分析 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 试验材料 |
4.1.2 Plb ZIP基因的选择及qRT-PCR分析 |
4.1.3 目的片段扩增 |
4.1.4 目的片段胶回收 |
4.1.5 中间表达载体的构建 |
4.1.6 质粒提取 |
4.1.7 植物表达载体的构建 |
4.1.8 侵染拟南芥 |
4.1.9 转基因拟南芥的筛选与鉴定 |
4.1.10 转基因拟南芥的耐旱性分析 |
4.1.11 生物信息学分析及绘图软件 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 Plb ZIP基因的qRT-PCR表达分析 |
4.2.2 Plb ZIP基因的克隆及序列分析 |
4.2.3 转基因拟南芥植株的获得及功能鉴定 |
4.3 讨论 |
5 耐旱转录因子PlHD-Zip基因的功能分析 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 试验材料 |
5.1.2 PlHD-Zip基因的选择及qRT-PCR分析 |
5.1.3 目的片段扩增 |
5.1.4 目的片段胶回收、中间表达载体的构建和质粒提取 |
5.1.5 植物表达载体的构建 |
5.1.6 侵染拟南芥及转基因拟南芥的筛选与鉴定 |
5.1.7 转基因拟南芥的耐旱性分析 |
5.1.8 生物信息学分析及绘图软件 |
5.2 结果与分析 |
5.2.1 PlHD-Zip基因的qRT-PCR表达分析 |
5.2.2 PlHD-Zip基因的克隆及序列分析 |
5.2.3 转基因拟南芥植株的获得及功能鉴定 |
5.3 讨论 |
6 干旱胁迫下芍药的小RNA测序及差异基因表达分析 |
6.1 材料与方法 |
6.1.1 试验材料 |
6.1.2 小RNA的测序及分析 |
6.1.3 qRT-PCR验证 |
6.2 结果与分析 |
6.2.1 小RNA测序数据的统计 |
6.2.2 小RNA的分类注释 |
6.2.3 miRNA的鉴定 |
6.2.4 miRNA家族分析 |
6.2.5 miRNA的表达量分析 |
6.2.6 样品间相关性评估 |
6.2.7 差异表达miRNA筛选 |
6.2.8 miRNA靶基因的预测及功能富集分析 |
6.2.9 芍药差异表达miRNA及其靶基因与转录组中数据的联合分析 |
6.2.10 芍药mi RNA及相应靶基因的qRT-PCR验证 |
6.3 讨论 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
个人简介 |
导师简介 |
获得成果目录 |
致谢 |
(7)基于转录组测序的胀果甘草抗逆相关基因分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略表 |
第一章 引言 |
1.1 研究背景 |
1.2 甘草 |
1.3 LEA蛋白概述 |
1.3.1 LEA蛋白的研究进展 |
1.3.2 LEA蛋白的结构与分类 |
1.3.3 LEA基因的表达调控 |
1.4 NAC转录因子 |
1.4.1 NAC转录因子的研究进展 |
1.4.2 NAC转录因子的结构与分类 |
1.4.3 NAC转录因子的表达调控 |
1.5 富含脯氨酸蛋白 |
1.5.1 富含脯氨酸蛋白的研究进展 |
1.5.2 富含脯氨酸蛋白的结构与分类 |
1.5.3 富含脯氨酸蛋白的表达 |
1.6 研究目的与意义 |
第二章 生物信析学分析 |
2.1 实验材料 |
2.2 试验方法 |
2.3 结果分析及讨论 |
2.3.1 基因家族成员鉴定结果 |
2.3.2 系统进化树分析 |
2.3.3 基序预测分析 |
2.3.4 蛋白质理化性质分析 |
2.3.5 蛋白质二级结构预测 |
2.4 本章小结 |
第三章 转录组验证及基因表达模式分析 |
3.1 试验材料与试剂 |
3.1.1 植物材料 |
3.1.2 实验试剂 |
3.1.3 实验所用引物 |
3.2 试验方法 |
3.2.1 材料处理 |
3.2.2 验证基因筛选 |
3.2.3 RNA提取 |
3.2.4 cDNA第一链的合成 |
3.2.5 实时荧光定量PCR |
3.3 结果分析 |
3.3.1 验证基因的筛选 |
3.3.2 实时荧光定量PCR结果 |
3.3.3 盐胁迫下基因的表达模式分析 |
3.3.4 模拟干旱胁迫下基因的表达模式分析 |
3.3.5 ABA胁迫下基因的表达模式分析 |
3.4 讨论 |
第四章 基因功能分析 |
4.1 试验材料 |
4.1.1 植物材料 |
4.1.2 菌株与质粒 |
4.1.3 实验所用引物 |
4.2 试验方法 |
4.2.1 烟草的种植 |
4.2.2 基因克隆与克隆载体构建 |
4.2.3 基因克隆与表达载体的构建 |
4.2.4 烟草遗传转化与阳性植株筛选 |
4.3 结果分析 |
4.3.1 基因克隆 |
4.3.2 重组大肠杆菌菌落PCR鉴定 |
4.3.3 重组农杆菌菌落PCR鉴定 |
4.3.4 重组质粒序列测序结果 |
4.3.5 抗性植株的获取 |
4.3.6 转基因烟草DNA水平检测 |
4.3.7 转基因烟草RNA水平检测 |
4.4 讨论与展望 |
第五章 结论 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读学位期间取得的科研成果 |
(8)盐胁迫下蚕豆萌发期转录组及LEA基因家族分析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 盐胁迫研究现状及响应机制 |
1.2 种子萌发 |
1.3 种子萌发调控 |
1.4 盐胁迫下种子萌发期研究进展 |
1.5 蚕豆盐胁迫研究进展 |
1.6 转录组技术的应用 |
1.7 LEA蛋白研究进展 |
1.8 研究的目的和意义 |
第二章 转录组分析 |
2.1 引言 |
2.2 材料与方法 |
2.3 结果与分析 |
2.4 讨论 |
第三章 基于蚕豆转录组数据的LEA基因家族分析 |
3.1 引言 |
3.2 材料和方法 |
3.3 结果与分析 |
3.4 讨论 |
第四章 全文结论 |
致谢 |
参考文献 |
附表 |
个人简介 |
(9)小麦响应干旱胁迫的LEA蛋白组学分析及功能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 植物对干旱胁迫的响应及抗旱调控 |
1.1.1 干旱胁迫感知和信号传导 |
1.1.2 植物对干旱胁迫的生理响应 |
1.1.3 植物对干旱胁迫的分子响应 |
1.1.4 植物适应干旱胁迫的机制 |
1.2 LEA蛋白研究进展 |
1.2.1 LEA蛋白的分布及分类 |
1.2.2 LEA蛋白的特性及功能 |
1.2.3 LEA蛋白与胁迫耐受性 |
1.3 LEA蛋白质组学研究进展 |
1.3.1 蛋白质组学分析与LEA蛋白鉴定 |
1.3.2 LEA蛋白质组学研究 |
1.4 选题的依据和意义 |
第二章 小麦响应干旱胁迫的LEA蛋白组学研究 |
2.1 材料和方法 |
2.1.1 植物材料 |
2.1.2 生理指标测定 |
2.1.3 蛋白质沉淀方法比较 |
2.1.4 蛋白质提取 |
2.1.5 蛋白质的酶解 |
2.1.6 胰蛋白酶肽的LC-MS/MS分析 |
2.1.7 基于MaxQuant算法的数据库搜索和蛋白质鉴定 |
2.1.8 生物信息学和系统发育分析 |
2.1.9 RNA提取和实时荧光定量 |
2.1.10 统计分析 |
2.2 结果 |
2.2.1 干旱对小麦生理反应的影响 |
2.2.2 蛋白质沉淀方法的比较 |
2.2.3 经酸梯度处理的小麦叶片热稳定LEA蛋白电泳图谱 |
2.2.4 两种耐旱性不同的小麦幼苗叶片LEA蛋白的鉴定 |
2.2.5 小麦中LEA蛋白及LEA蛋白同源物的系统发育分析 |
2.2.6 具有热稳定性和酸溶性的非LEA蛋白的鉴定 |
2.2.7 热稳定的酸溶蛋白功能分布 |
2.2.8 两种耐旱性不同的小麦共有的差异表达蛋白质理化特性分析 |
2.2.9 LEA蛋白基因转录的RT-qPCR分析 |
2.3 讨论 |
2.4 小结 |
第三章 小麦(Triticum aestivum)TaLea14-A基因的克隆及功能分析 |
3.1 材料与方法 |
3.1.1 小麦TaLea14-A基因的克隆 |
3.1.2 TaLea14-A基因及编码蛋白的生物信息学分析 |
3.1.3 不同胁迫下小麦TaLea14-A基因的表达分析 |
3.1.4 TaLea14-A蛋白的亚细胞定位 |
3.1.5 小麦TaLea14-A基因的原核表达及蛋白纯化 |
3.1.6 乳酸脱氢酶活性保护实验 |
3.1.7 傅里叶变换红外光谱(FTIR)法分析蛋白结构 |
3.1.8 非生物胁迫下小麦TaLea14-A蛋白对大肠杆菌的作用 |
3.1.9 小麦TaLea14-A基因转化拟南芥 |
3.1.10 转基因拟南芥对干旱胁迫的耐受性分析 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 小麦TaLea14-A基因的克隆 |
3.2.2 小麦TaLea14-A蛋白的特性及生物信息学分析 |
3.2.3 不同胁迫下小麦TaLea14-A基因的表达。 |
3.2.4 小麦TaLea14-A蛋白的亚细胞定位 |
3.2.5 小麦TaLea14-A基因原核表达及蛋白纯化 |
3.2.6 TaLea14-A蛋白对乳酸脱氢酶活性的保护 |
3.2.7 干燥脱水对TaLea14-A和乳酸脱氢酶结构的影响 |
3.2.8 非生物胁迫下小麦TaLea14-A蛋白在体内对大肠杆菌的保护 |
3.2.9 拟南芥转基因载体的构建、转化及转基因拟南芥鉴定 |
3.2.10 干旱胁迫下拟南芥表型的变化 |
3.2.11 干旱胁迫下TaLea14-A对拟南芥生理生化的影响 |
3.2.12 干旱胁迫下TaLea14-A对拟南芥活性氧积累的影响 |
3.3 讨论 |
3.4 小结 |
第四章 小麦(Triticum aestivum)wsh基因的克隆、编码蛋白结构及功能分析 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 小麦wsh基因的克隆 |
4.1.2 wsh1 基因及编码蛋白的生物信息学分析 |
4.1.3 不同胁迫下小麦wsh1 基因的表达分析 |
4.1.4 WSH1 蛋白的亚细胞定位 |
4.1.5 小麦wsh1 基因的原核表达及蛋白纯化 |
4.1.6 傅里叶变换红外光谱(FTIR)法分析蛋白结构 |
4.1.7 WSH1 对乳酸脱氢酶活性的影响 |
4.1.8 非生物胁迫下小麦WSH1 蛋白对大肠杆菌的作用 |
4.1.9 统计分析 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 小麦wsh基因的克隆 |
4.2.2 小麦wsh基因编码蛋白与LEA蛋白的进化关系分析 |
4.2.3 小麦WSH1 的蛋白特性及结构和亚细胞定位预测 |
4.2.4 不同胁迫下小麦wsh1 基因的表达 |
4.2.5 小麦WSH1 蛋白的亚细胞定位 |
4.2.6 小麦wsh1 基因原核表达及蛋白纯化 |
4.2.7 水合和干燥状态WSH1 的结构分析 |
4.2.8 WSH1 蛋白对乳酸脱氢酶活性的抑制 |
4.2.9 非生物胁迫下小麦WSH1 蛋白对大肠杆菌的作用 |
4.3 讨论 |
4.4 小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
个人简历 |
(10)高粱LEA基因家族的鉴定及表达分析(论文提纲范文)
0 引言 |
1 材料和方法 |
1.1 植物材料及处理 |
1.1.1 激素处理 |
1.1.2 干旱处理 |
1.2 基因家族成员鉴定和保守域检测 |
1.3 生物信息学分析 |
1.4 RNA提取和qRT‐PCR分析 |
2 结果与分析 |
2.1 高粱SbLEA基因家族成员鉴定和保守域检测 |
2.2 高粱SbLEA基因家族基本特征与进化关系 |
2.3 高粱SbLEA基因在激素处理和干旱胁迫下的表达 |
2.3.1 激素处理下的表达 |
2.3.2 干旱胁迫下的表达 |
3讨论 |
四、植物LEA蛋白与Lea基因表达(论文参考文献)
- [1]胡麻LEA基因家族的鉴定及其在种子发育过程中的遗传效应[D]. 李震. 中国农业科学院, 2021(09)
- [2]小麦LEA基因家族的鉴定及脱水蛋白WZY2响应干旱胁迫的调节机制[D]. 刘浩. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [3]人工重组LEA3蛋白的构建及其抗逆功能研究[D]. 郭磊周. 西南科技大学, 2021
- [4]紫花苜蓿MsLEA10基因的耐旱功能分析[D]. 马文雪. 兰州大学, 2021
- [5]小麦干旱响应蛋白WZY2与WZY3-1的功能研究[D]. 于正阳. 西北农林科技大学, 2020(03)
- [6]芍药响应干旱胁迫的转录组学分析及相关转录因子的功能研究[D]. 王琪. 北京林业大学, 2020(01)
- [7]基于转录组测序的胀果甘草抗逆相关基因分析[D]. 刘珊. 河北大学, 2020(08)
- [8]盐胁迫下蚕豆萌发期转录组及LEA基因家族分析[D]. 杨访问. 长江大学, 2020(02)
- [9]小麦响应干旱胁迫的LEA蛋白组学分析及功能研究[D]. 李娜. 西北农林科技大学, 2019(02)
- [10]高粱LEA基因家族的鉴定及表达分析[J]. 王震,杜小云,刘文,周超,沈祥陵. 生物资源, 2019(04)