十字花科植物BcMF2和BcMF4同源基因的克隆、表达及其进化关系研究

摘要

本研究以BcMF2和BcMF4基因为研究对象，通过PCR扩增方法对白菜BcMF2和BcMF4基因的基因组全长和cDNA全长进行了克隆、鉴定以及蛋白质结构和功能的预测；以十字花科不同种属的植物为材料进行BcMF2和BcMF4基因同源序列克隆和鉴定，在BcMF2和BcMF4基因同源序列比对的基础上构建分子进化树；探讨不同物种BcMF2和BcMF4基因的进化关系，分析基因结构上的保守性以及在不同物种间的变异，从而了解该基因在十字花科植物中的普遍作用，为更好的研究基因的功能奠定理论基础；同时依据BcMF2和BcMF4基因的同源比对结果，对十字花科植物不同种属的系统发育关系进行了初步研究，尝试探讨BcMF2和BcMF4基因用于物种进化分析的可行性，为十字花科植物的物种进化提供新的分子证据。

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前言

1文献综述

1.1植物花粉发育的分子生物学研究进展

1.1.1植物花粉的发育过程

1.1.2花粉发育相关基因的克隆与表达

1.1.3花粉发育的基因工程

1.2 DNA序列分析在植物系统学研究中的应用

1.2.1进化研究中几个易混淆的概念

1.2.2植物系统进化研究中常用的基因序列

1.2.3分子进化研究的生物信息学方法

1.3十字花科植物系统演化关系的研究

1.4植物多聚半乳糖醛酸酶的研究

1.4.1 PG的作用方式和组织定位

1.4.2不同PG基因家族之间序列的差异性

1.4.3 PG功能的多样性

1.4.4 PG基因的表达调控及应用

1.5植物多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白的研究

1.5.1 PGIP的性质

1.5.2 PGIP的结构及分子特征

1.5.3 PGIP基因研究进展

2白菜花粉发育相关基因BcMF2全长序列的克隆及其序列分析

2.1材料与方法

2.1.1植物材料与主要试剂

2.1.2 DNA提取

2.1.3 RNA分离及检测

2.1.4 cDNA的合成

2.1.5 PCR引物设计

2.1.6 PCR扩增及其产物克隆

2.1.7 BcMF2基因全长序列的特征分析

2.2结果与分析

2.2.1 BcMF2基因DNA全长和cDNA全长的获得

2.2.2 BcMF2基因核苷酸序列分析

2.2.3 BcMF2基因编码蛋白的特征分析

2.2.4 BcMF2基因编码蛋白二级结构预测及疏水性分析

2.2.5 BcMF2与其它植物PG基因的同源比对

2.3讨论

2.3.1 BcMF2基因全长序列的结构特征分析

2.3.2 BcMF2基因编码蛋白的功能预测

3 BcMF2基因在大肠杆菌中的高效表达

3.1材料与方法

3.1.1菌株和质粒

3.1.2工具酶和试剂

3.1.3 BcMF2基因原核表达载体的构建

3.1.4在大肠杆菌BL21中诱导BcMF2基因的高效表达

3.1.5不同浓度IPTG诱导pET-BcMF2的表达

3.1.6不同诱导时间下pET-BcMF2的表达

3.1.7聚丙烯酰胺凝胶电泳检测表达产物

3.2结果与分析

3.2.1用于原核表达的目的片段的PCR扩增和克隆

3.2.2原核表达载体的构建

3.2.3 BcMF2基因在大肠杆菌BL21中的高效表达

3.3 讨论

4十字花科植物BcMF2基因同源序列的克隆及系统进化分析

4.1材料与方法

4.1.1试验材料

4.1.2 BcMF2同源基因的克隆和测序

4.1.3 BcMF2同源基因的序列差异分析

4.1.4十字花科植物系统进化分析

4.2结果与分析

4.2.1 BcMF2同源序列的扩增和克隆

4.2.2 BcMF2同源基因的序列特征分析

4.2.3 BcMF2同源基因的序列比对

4.2.4序列变异和遗传信息指数

4.2.5十字花科植物BcMF2同源基因序列的遗传距离分析

4.2.6根据BcMF2基因同源性分析十字花科植物物种进化关系

4.3讨论

4.3.1十字花科植物BcMF2同源基因的分子克隆

4.3.2不同物种中BcMF2同源基因的序列差异

4.3.3系统树构建方法的选择

4.3.4十字花科植物的系统进化分析

5多聚半乳糖醛酸酶基因家族的比较分析

5.1材料与方法

5.2结果分析

5.2.1多聚半乳糖醛酸酶保守结构域分析

5.2.2保守的半胱氨酸残基

5.2.3细菌PG的比较分析

5.2.4真菌PG的比较分析

5.2.5植物内切PG与外切PG

5.2.6 PG系统进化树的构建

5.3讨论

5.3.1 PG蛋白保守性分析

5.3.2 PG蛋白的系统发育分析

6白菜BcMF4基因的克隆、测序及特征分析

6.1材料与方法

6.1.1试验材料

6.1.2菌株和主要试剂

6.1.3 DNA提取和RNA分离

6.1.4引物设计与合成

6.1.5 BcMF4基因的PCR扩增

6.1.6 PCR产物的克隆和测序

6.1.7序列特征分析

6.2结果与分析

6.2.1 BcMF4基因DNA和cDNA全长的分离及克隆

6.2.2 BcMF4基因的测序结果

6.2.3利用Blast软件进行序列相似性分析

6.2.4 BcMF4基因蛋白质序列的基本特征分析

6.2.5编码蛋白功能位点的分析

6.2.6结构功能域的确定

6.2.7编码蛋白的二级结构预测及亲/疏水性分析

6.3 讨论

6.3.1 BcMF4核苷酸和蛋白质序列基本性质分析

6.3.2 BcMF4蛋白质的功能预测

7十字花科植物BcMF4基因同源序列的克隆及进化分析

7.1材料与方法

7.1.1试验材料

7.1.2 BcMF4同源基因的克隆和测序

7.1.3十字花科植物BcMF4同源基因序列的比较分析

7.1.4不同物种PGIP的分子相关性分析

7.2结果与分析

7.2.1 BcMF4同源基因的克隆和测序

7.2.2 BcMF4同源基因序列特征的比较分析

7.2.3 BcMF4同源基因的序列比对和分析

7.2.4不同物种PGIP的分子相关性分析

7.3讨论

7.3.1十字花科植物BcMF4同源基因的序列特征分析

7.3.2不同物种中PGIP保守性分析

7.3.3 PGIP的系统进化及其在物种进化研究中的可行性分析

结论

参考文献

博士期间发表的论文