光周期响应基因StH2A调控生长功能研究

摘要

不同植物对光周期响应不同，目前关于植物如何在分子水平响应光周期知之甚少。本论文以不同光周期处理的马铃薯叶片为材料，转录组测序获得了不同光周期处理的转录组表达谱;分析了表达谱数据，识别和筛选了光周期响应基因，克隆了光周期响应基因StH2A的全长cDNA，基因工程途径实现了反义StH2A cDNA在本氏烟体内表达，确定了H2A参与顶端优势维持和调控开花的功能，具体研究结果如下:
　　1.经转录组测序、GO功能注释和差异表达基因分析，筛选了208个注释为“核酸结合蛋白”的差异基因。结合不同光周期这些基因的RPKM表达量变化，筛选了20个显著随光周期变化表达的目的基因，qRT-PCR证实了其随光周期的表达动态，由此确定了对注释为H3.2、H2A和TP的基因进行进一步研究。
　　2.克隆了H3.2、H2A、TP基因的全长cDNA;为了实现各自编码基因体内过量或抑制表达，亚克隆途径，得到基因工程重组菌株DH5α-pC-35S-H3.2+/-、DH5α-pC-35S-H2A+/-、DH5α-pC-35S-TP+/-及GV3101-pC-35S-H3.2+/-、GV3101-pC-35S-H2A+/-、GV3101-pC-35S-TP+/-。
　　3.采用根癌农杆菌介导途径，转化反义StH2A于本氏烟，筛选获得本氏烟突变株系h2a-2，h2a-2表现出顶端优势缺失和开花延迟的表型;H2A蛋白ELISA测定结果显示，h2a-2株系叶片H2A蛋白含量比WT下降23.7％，表明反义StH2A本氏烟体内表达抑制了本氏烟NbH2A的积累。
　　4.本氏烟基因组数据库检索，识别了CONSTANS(CO)，FLOWING LOCUS T(FT)和EARLYFLOWERING4(ELF4)3个成花基因，依据其核酸序列设计各自特异引物，叶片mRNA为模版，RT-PCR结果显示，与对照株系比较，h2a-2株系3个成花基因mRNA积累呈现不同程度的下调表达，表明NbH2A参与了3个成花基因的转录，CO，FT与ELF4间通过H2A彼此联系。
　　5.检索本氏烟基因组数据库，识别了22个NbH2A编码基因，序列对比和进化树分析发现，其中4个NbH2A与本研究克隆的StH2A预测的氨基酸序列高度相似，且具有N端多聚丙氨酸基序，反义StH2A至少抑制了N端多聚丙氨酸NbH2A的表达。
　　6.不同NbH2A基因RT-PCR结果显示，h2a-2株系叶片多聚丙氨酸NbH2A mRNA积累明显少于对照，其它非多聚丙氨酸NbH2A基因mRNA积累明显多于对照，表明其它NbH2A基因在转录水平互补了多聚丙氨酸NbH2A的表达下调。
　　结论认为:反义StH2A在本氏烟体内表达，抑制了其多聚丙氨酸NbH2A基因mRNA积累，尽管其它非多聚丙氨酸NbH2A mRNA积累增加，并未能弥补烟草H2A蛋白积累的减少;烟草H2A蛋白积累减少，导致顶端优势缺失和开花推迟的表型，说明编码多聚丙氨酸的NbH2A基因正向调控本氏烟的开花和生长。

目录

声明

摘要

英文缩略词表(Abbreviation Table)

1．1 研究背景

1．2 光周期的发现

1．3 光周期诱导植物开花的分子机制

1．4 组蛋白

1．5 组蛋白与基因调控

1．6 内容及技术路线

第二章 不同光周期的转录组数据分析

2．1 实验材料、设备及实验试剂

2．2 不同光周期的转录组数据分析筛选

2．3 光周期响应基因的筛选及定量分析

2．4 结果

2．5 讨论

第三章 过量和抑制表达载体的构建

3．1 实验材料、试剂和仪器

3．2 实验方法

3．3 结果

3．4 讨论

第四章 目的基因在植物体内的表达

4．1 实验材料、试剂和仪器

4．2 方法

4．3 结果

4．4 讨论

5．1 方法

5．2 结果

5．3 讨论

第六章 结论

6．1 光周期响应基因的筛选及定量分析

6．2 光周期响应基因全长cDNA的获得及表达载体的构建

6．4 StH2A调控生长功能的研究

参考文献

附录

致谢

个人简历