西瓜热激转录因子家族基因的鉴定及其在果实发育过程中的表达分析

摘要

西瓜[Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum.&Nakai]是一种重要的经济作物。果实是西瓜的产品器官，决定着西瓜的经济价值。揭示西瓜果实发育过程中调控机制可以为西瓜遗传改良提供有价值的信息。热激转录因子（Hsfs）在植物发育过程中发挥着重要的调控作用。Hsfs是否参与西瓜果实发育的调控尚不清楚。针对这一问题，本课题在对西瓜Hsf家族基因进行全基因组鉴定的基础上，进一步分析了基因结构、系统发育关系、进化历史，以及在果实发育过程中的表达谱，获得了如下结果:
　　1.在西瓜基因组中鉴定出24个ClHsfs基因，编码蛋白序列长度为192到782个氨基酸，其DNA结合结构域在西瓜、黄瓜和拟南芥等物种中具有高度的保守性。在寡聚化结构域中，Hsfs存在可变的连接子和HR-A/B区域。基于DNA结合结构域和寡聚化结构域之间的接头长度和插入HR-A/B区域的氨基酸残基数目不同，将ClHsfs分为3类，即A类(54.17％)，B类(37.50％)和C类(8.33％)。
　　2.ClHsfs基因在11个西瓜染色体上分布不均匀。4个ClHsf位于chr5和chr1上，3个位于chr10上，2个位于chr3、chr8、chr7、chr9和chr11上，1个分别位于chr2、chr4和chr6上。在西瓜中，有58.33％的Hsfs经历过复制事件。复制模型分析显示ClHsfs包含9个片段复制基因对和3转座复制基因对。ClHsfs中小规模的片断和转座复制在这个基因家族的适度扩张中发挥了关键的作用。选择压力分析表明，所有重复的ClHsfs基因主要受纯化选择的影响。ClHsfs基因复制的时间可以追溯到179-312百万年前。推测B类Hsfs是古代群体，发展为陆地植物后扩展到A类和C类群成员。
　　3.利用转录组数据分析了ClHsf基因在西瓜果皮、果肉和种子中的表达。在果皮中，ClHsf-17(A2)在授粉后10天表达量最高。在白色-粉红色及红色肉果期，ClHsf-02(B1)和ClHsf-23(C1)在果肉中具有中丰度表达。ClHsf-24(A9)在种子成熟阶段表达量高。在ClHsf启动子序列中，Skn-1基序，GCN4基序和CAT-box出现的频率相对较高。

目录

声明

Contents

摘要

Abstract

Abbreviations

1 Introduction

1．1 Identification of Hsfs

1．2 Structure of Hsfs

1．3 Functions of Hsfs

1．4 Research Objectives

2 Materials and Methods

2．1 Identification and Characterization of CIHsfs

2．2 Gene Structure and Phylogenetic Analysis

2．3 Duplication Mode and Ka／Ks Value

2．4 Cis-aeting Regulatory Elements

2．5 Gene Ontology

2．6 Expression Profile of CIHsfs in Vegetative and Reproductive Tissues

3 Results

3．1 Identification and Characterization of CIHsfs

3．2 Gene Structure

3．2．1 DNA-Binding Domain

3．2．2 Oligomerization Domain

3．2．3 Linker，Functional Domains and Exon-Intron Structure

3．3 Evolutionary Analysis

3．3．1 Phylogenetic Analysis

3．3．2 Chromosomal Localization

3．3．3 Duplication Modes

3．3．4 Selection Pressure

3．4 Functional Analysis

3．4．1 Promoter Analysis of CIHsfs

3．4．2 Gene Ontology Analysis

3．4．3 Expression Analysis

4 Discussion

4．1 Structural Analysis of CIHsfs

4．2 Evolutionary Analysis of CIHsfs

4．3 Functional Analysis of CIHsfs

5 Conclusion

References

Acknowledgment