三类转录因子家族在葡萄基因组中的分析及两个辣椒果实成熟相关转录因子的研究

摘要

转录因子是生物体中的重要的调控因子，用宋激活或抑制表达的编码或非编码基因，通过它们可以进一步影响或控制多种生命活动过程。如同在所有生物体中一样，在植物中，转录因子也是一种重要的调控基因的手段。植物中已经分离鉴定出许多转录因子家族，分析拟南芥基因组显示其具有多个转录因子家族。在这些转录因子家族中，MADS-box和Homeobox形成两个大的基因家族，参与植物的多种发育过程。此外，SBP-box基因家族属于植物锌指蛋白基因，它们编码一类植物特有的转录因子。近年来，一些研究报告显示，Homeobox，MADS-box和SBP-box，这三类转录因子与浆果果实成熟密切相关，能够调控果实成熟相关基因。这些研究表明，转录因子在果实成熟发育阶段起着极其重要的作用。
　　 在这篇文章中，我们分析了番茄的EST数据，阐述了一些基因，特别是一些转录因子可能参与了番茄果实的发育。这些结果向我们展现了一个关于研究果实成熟的新的领域，其专注于上游转录调控的研究。目前，关于转录因子参与浆果果实成熟的研究结果往往只从研究番茄果实中得到。在其他浆果类植物中，如在葡萄和辣椒中，很少有相关研究和报道。
　　 本文对葡萄基因组中的Homeobox，MADS-box和SBP-box三类转录因子进行了全面的分析。我们对这些转录因子家族进行了完整的概述，阐明了它们的基因结构，基因表达模式，染色体定位，蛋白质序列的模序，以及家族成员的亲缘关系等信息。比较葡萄与番茄中这三类转录因子的同源性和表达模式，我们发现，这些转录因子可能起着调控葡萄果实成熟的重要作用。全面的诠释这些转录因子有助于增加我们对它们的了解，有利于确定候选基因用于今后的功能验证研究。
　　 此外，我们从辣椒果实中分离和鉴定了两个新的转录因子，CaRIN和CaSPL。序列分析表明，它们分别与番茄中的两个果实成熟相关转录因子，LeMADS-RIN和LeSPL-CNR，具有极高的相似性。系统进化树分析证明CaRIN和CaSPL分别属于MADS-box和SBP-box转录因子家族。预测它们与DNA的结合能力表明CaRIN和CaSPL蛋白质可能具有特殊的DNA结合位点。通过粟酒酵母表达系统表达了这两个转录因子，证实了它们能与特异的DNA序列结合。半定量PCR结果显示，在果实发育过程中，CaRIN和CaSPL在破色期(Breaker)和成熟后的表达量相比其他时期要高的多，这也与LeMADS-RIN和LeSPL-CNR类似。所有这些结果都表明，CaRIN和CaSPL很可能参与辣椒果实成熟的调控。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：ABBREVIATIONS

声明

1 引言

1.1同源异型盒

1.2 MADS

1.3 SBP-box

1.4对成熟突变体的研究表明MADS和SBP参与成熟过程

1.5葡萄

1.6辣椒

1.7研究目标

2使用美国基因组研究所(TIGR)番茄基因索引中的信息对果实成熟进行比较分析

2.1摘要

2.2引言

2.3材料与方法

2.3.1数据集采集与数据分析

2.3.2实验方法

2.4结果

2.5讨论

3葡萄中同源异型盒基因的基因组调查

3.1摘要

3.2引言

3.3材料与方法

3.3.1对同源异型盒基因的数据库检索

3.3.2序列分析

3.3.3同源异型盒基因的表达分析

3.3.4拟南芥和葡萄同源异型盒蛋白质网络的构建

3.4结果

3.4.1葡萄中同源异型盒基因的鉴定

3.4.2 VvHB基因的基因结构

3.4.3保守基序的分布

3.4.4 VvHB基因的染色体分布

3.4.5葡萄中VvHB基因的表达分析

3.4.6对拟南芥、番茄和葡萄中VvHB家族的系统发生分析

3.4.7葡萄同源异型盒蛋白间的可能相互作用

3.5讨论

3.5.1葡萄同源异型盒基因家族的注释

3.5.2葡萄HD-ZIP基因

3.5.3葡萄中其它同源异型盒基因组

3.5.4 VvHB基因的差异表达模式和功能趋异

3.5.5同源异型盒基因和葡萄果实发育

3.5.6同源异型盒蛋白中的蛋白相互作用

4 葡萄中的MADS-BOX基因家族

4.1摘要

4.2引言

4.3材料与方法

4.3.1对MADS-BOX基因的数据库检索

4.3.2序列分析

4.3.3 MADS-BOX基因的表达分析

4.3.4拟南芥和葡萄MADS-BOX蛋白质网络的构建

4.4结果

4.4.1葡萄MADS-BOX基因的鉴定和染色体分布

4.4.2拟南芥和葡萄中MADS-BOX家族的系统发生分析

4.4.3葡萄MADS-BOX蛋白的基序组成

4.4.4.葡萄中MADS-BOX基因的表达分析

4.4.5葡萄MADS-BOX蛋白间的可能相互作用

4.4.6葡萄和番茄MADS-BOX基因的比较分析

4.5讨论

5葡萄中SBP-BOX基因家族的基因组范围鉴定、系统发生和表达分析

5.1摘要

5.2引言

5.3材料与方法

5.3.1对SBP-BOX基因的数据库检索

5.3.2序列分析

5.3.3 SBP-BOX基因的表达分析

5.4结果

5.4.1 VvSBP基因的蛋白结构域分析

5.4.2葡萄SBP-BOX基因的系统发生和序列分析

5.4.3拟南芥和葡萄中SBP-BOX家族的系统发生分析

5.4.4葡萄中SBP-BOX基因的表达分析

5.4.5葡萄和番茄SBP-BOX基因的比较分析

5.5讨论

6辣椒(CAPSICUM ANNUUM)果实中两个转录因子的鉴定

6.1摘要

6.2引言

6.3材料与方法

6.3.1引物

6.3.2 RNA的提取和cDNA的合成

6.3.3 CaRIN基因的3’RACE

6.3.4 PVX/CaSPL：：GFP表达载体的构建

6.3.5 PVX／CaSPL：：GFP表达载体侵染辣椒

6.4结果与讨论

6.4.1 CaRIN和CaSPL全长cDNA的克隆和鉴定

6.4.2 CaRIN和CaSPL的系统发生分析

6.4.3 Ka/Ks分析

6.4.4 DNA结合位点预测和分析

6.4.5裂殖酵母(S.pombe)中融合蛋白的表达和纯化

6.4.6 EMSA分析

6.4.5 CaRIN和CaSPL的器官特异表达

6.4.6辣椒果实成熟中CaRIN和CaSPL的表达分析

6.5今后的工作

致谢

参考文献

附录