烟草转录组测序及NtTTG2调控ARF同源基因表达的研究

摘要

植物生长发育受到复杂的植物激素调控，其中生长素发挥重要作用。生长素通过影响生长素应答因子(ARF)在转录调控生长素反应中的功能，从而介导植物生长发育。从不同物种中鉴定出的10-40个ARF转录因子，构成了系统的蛋白家族。植物发育也受到亮色平滑种皮蛋白(TTG)的调控，如之前从烟草Nicotiana tabacum中鉴定出的NtTTG2蛋白。最近，通过分析NtTTG2基因沉默和过表达引起的生物学变化，研究了NtTTG2在烟草生长发育的作用。研究发现，沉默NtTTG2基因后，烟草生长缓慢、花色变浅、花青素的合成和种子繁殖受抑制，相反的，过表达NtTTG2基因可促进烟草生长发育进程。为了进一步确定TTG和生长素调控植物发育中功能是如何相关联的，本研究进行了烟草转录组的de novo组装，并确定了NtTTG2调控的ARF同源基因。
　　1烟草转录组de novo组装及分析
　　本研究所用植物材料为烟草(Nicotiana tabacum)品种NC89的野生型和转基因植物。NC89为烤烟型烟草，目前还没有进行全基因组或转录组测序。我们利用IlluminaHiseqTM2000平台进行烟草转录组测序工作，共产生了30，325，318个raw reads。将这些原始数据过滤并进行de novo组装，得到111，207个冗余的转录本，去除冗余后得到54，906个unigenes。将这些unigenes在7个数据库进行了功能注释，有30，124(54.86％)个unigenes比对到至少一个数据库的序列中，仍有24，782(45.14％)个unigenes的序列定位不清楚。对已功能注释的unigenes进行分类发现，至少有8，024个unigenes(14.61％)与植物生长发育有关。评估此转录组的基因表达水平及RNA-seq整体质量发现，基因表达水平属于较高等丰富程度，转录本均一化程度比较高，RNA-seq整体质量较好。
　　2 NtTTG2调控ARF同源基因表达
　　虽然本实验室通过分析烟草NtTTG2基因沉默和过表达引起的生物学变化，明确了NtTTG2调控烟草生长发育，但对其中的作用机制并不清楚。为此建立了高质量的烟草转录组，并对功能注释的unigenes分类。研究发现，至少有455(0.83％)个unigenes与生长素应答反应相关。对这些unigenes进行分类，推测为ARF、Aux/IAA、GH3和SA UR候选基因的unigenes分别有40、39、15和33个。通过实时定量PCR，分析了NtTTG2对40种ARF同源基因表达情况的影响，发现NtTTG2影响13种ARF同源基因的表达。其中两种ARF同源基因表达量在NtTTG2过表达植株(P35S∶ TTG2∶RFP＃1)中明显下调，但在沉默植株(TTG2RNAi4)中却增加，其他11种ARF同源基因的表达量情况正好相反。其中comp42904_c0完全比对到已知序列ARF8 CDS上。通过转录活性分析发现，ARF8具有转录激活因子活性，能作用于GH3启动子区域并调控GH3基因的表达。

目录

声明

摘要

第一部分 文献综述

第一章 测序技术的进展和应用

1 测序技术的发展史概述

2 高通量测序技术的应用

第二章 植物WD40蛋白结构与功能概述

1 WD40蛋白的定义和结构体系

2 真核生物蛋白组中含有丰富的WD40结构域

3 TTG蛋白研究进展

第三章 生长素信号通路概述

第二部分 研究报告

第一章 烟草转录组测序与分析

1 材料与方法

2 测序数据结果与分析

第二章 受NtTTG2调控的ARF同源基因鉴定与ARF8转录功能研究

1 材料与方法

2 结果与分析

简报 转Hpal10-42小麦的分子鉴定及对白粉病的抗性研究

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢