水稻AAT家族剪接基因的鉴定、表达调控及OsAAP1基因功能分析

摘要

氨基酸在植物生长、发育和代谢过程中发挥着重要的作用。而氨基酸在植物体内能够被氨基酸转运蛋白（AAT）进行运输。选择性剪接是增加基因蛋白种类的重要方式。本文对水稻AAT家族中具备剪接方式的11个基因进行了鉴定、对其表达模式进行了研究，并对其中一个具备剪接方式的氨基酸转运基因OsAAP1进行了功能的初步解析。
　　本研究主要内容包括：⑴利用生物信息学方法对水稻AAT基因家族中的11个具有不同剪接方式的基因进行了分析，发现11个基因总共发生5种剪接类型，其中发生最多的为选择性受体位点(AA)；一个基因不同剪接形式的N或C端外显子序列不同，可能在水稻生长发育中发挥不同作用。除了OsAAP4-3未预测到跨膜结构外，其余基因的各种剪接方式均有跨膜结构域；进化树分析表明11个基因的蛋白产物被分为4类，其中OsAUX1蛋白被归为AUX亚家族。⑵水稻AAT基因家族中11个选择性剪接基因实际有23种剪接形式的开放阅读框进行了表达。第一种剪接形式（长的剪接形式）在其中8个基因中是主要的剪接形式，而第二种剪接形式（短的剪接形式）同样也有重要的作用。基因中不同剪接形式的表达受氮源调节，其中5个基因的所有剪接形式的表达在所有无机氮浓度提高时上调，9个基因的所有剪接形式的表达在硝酸根浓度提高时上调。在水稻的叶和穗发育过程中，不同剪接形式表达模式也不同。⑶对其中一个剪接基因OsAAP1进行了功能分析，发现第一种长剪接方式是其主要表达方式，对水稻的株高和分蘖起正调控作用。超表达植株在低浓度硝酸铵培养下，生长长势比对照明显提高，而中浓度和高浓度硝酸铵培养下，表型不明显，干扰植株与对照相比，植株生长和分蘖等均下降。⑷OsAAP1超表达植株根部对氨基酸的吸收利用能力优于对照植株，能够将氨基酸运输至地上部分，在叶片中合成蛋白质，满足生长需要。而干扰植株根部对氨基酸的吸收能力较弱，导致氨基酸积累在根部，氨基酸运输至叶片受阻，氨基酸在根部积累，叶片中的蛋白质含量较低。⑸通过中性氨基酸处理水稻植株后，发现超表达植株对中性氨基酸的吸收比对照植株强，超表达植株各部位的表型比对照显著改变，能促进叶片、根长、根数、叶鞘等部位的生长发育。而干扰植株相反。结果揭示了OsAAP1基因在低浓度无机氮和中性氨基酸下都能调控水稻植株生长。

目录

声明

中英文缩写词

1 前言

1.1 文献综述

1.1.1 植物中氨基酸

1.1.2植物氨基酸转运蛋白

1.1.3 植物选择性剪接及其对植物发育的作用

1.2 研究目的及意义

2 水稻AAT家族具不同剪接方式基因的生物信息学分析

2.1 材料和方法

2.1.1 获取OsAAT基因不同剪接方式的基本信息

2.1.2 OsAAT基因不同剪接方式的基因结构

2.1.3 OsAAT选择性剪接基因的蛋白质结构和系统发育分析

2.1.4 OsAAT基因不同剪接方式蛋白质理化性质分析

2.1.5 OsAAT基因不同剪接方式蛋白质跨膜结构域的预测分析

2.1.6 OsAAT基因不同剪接方式蛋白质进化树分析

2.2 结果与分析

2.2.1 OsAAT基因不同剪接方式的基本信息

2.2.2 OsAAT基因不同剪接方式基因结构

2.2.3 OsAAT基因不同剪接方式蛋白质理化性质分析

2.2.4 OsAAT基因不同剪接方式蛋白质跨膜结构域的预测分析

2.2.5 OsAAT基因不同剪接方式蛋白质进化树分析

2.3 讨论

3 水稻AAT家族剪接基因各种剪接形式的表达分析

3.1 材料与方法

3.1.1 实验材料

3.1.2 实验试剂

3.1.3 实验方法

3.2 结果与分析

3.2.1 在不同氮条件下OsAAT基因的不同选择性剪接形式在根中的表达

3.2.2 在不同氮条件下OsAAT基因的不同选择性剪接形式在叶中的表达

3.2.3 OsAAT基因的不同选择性剪接在生殖阶段叶中的表达

3.2.4 OsAAT基因的不同选择性剪接形式在生殖阶段穗中的表达

3.3 讨论

3.3.1 OsAAT基因的不同选择性剪接在水稻幼苗中表达差异

3.3.2 在生殖阶段OsAAT基因的不同选择性剪接的表达差异

4 水稻AAT家族基因OsAAP1的超表达载体构建及对水稻生长发育的影响

4.1 材料与方法

4.1.1 实验材料

4.1.2 实验方法

4.2 结果与分析

4.2.1 OsAAP1基因超表达载体的构建

4.2.2 OsAAP1基因对水稻地上部生长发育的影响

4.2.3 不同硝酸铵浓度对转基因水稻生长的影响

4.2.4 低硝酸铵处理下水稻生理指标的影响

4.2.5 中性氨基酸处理对转基因水稻苗的影响

4.3 讨论

参考文献

致谢