拟南芥细胞核与线粒体同源基因rps7、ccb256、cox3的amiRNA干扰载体的遗传转化研究

摘要

叶绿体和线粒体是植物能量代谢中最重要的两种细胞器,二者均具有原核起源,母系遗传的基因组,与细胞核一起组成了植物细胞中遗传物质的三大携带者,在植物的遗传进化研究中也具有重要地位。随着测序工作的开展和基因组研究的不断深入,越来越多的证据表明,植物的三套基因组之间存在着遗传信息的转移和交流。研究细胞核和细胞器对基因表达调控的关系,挖掘遗传信息传递转移的证据和规律,对于探寻细胞核与细胞器进化演变的足迹和未来方向具有重要意义。
　　本研究结合运用生物信息学和基因工程手段,从细胞核与细胞器的同源基因入手,利用RNA干扰技术尝试干扰其在核内的表达,以此探明细胞核与细胞器对该基因的表达调控关系,进而找出相应遗传信息的流动方向,为推测细胞器未来的进化方向提供一些证据,所取得的主要研究成果如下:
　　(1)通过BLAST比对,在拟南芥核基因组中找到rps7、ccb256、cox3三个与线粒体基因组同源的基因,这三个基因在核基因组中只有单个可表达拷贝,选其作为干扰目标;并利用WMD3完成amiRNA干扰序列设计。
　　(2)在农杆菌介导下,将干扰载体转入拟南芥,并收获得到T0代种子;经潮霉素筛选和PCR检测,得到9株阳性转化体。
　　(3)对转化体中存活的3株进行RT-PCR检测,发现ccb256基因受干扰后在核内的表达被完全抑制,rps7基因的表达量大幅上调,未得到cox3基因的干扰结果。
　　结合基因功能分析得出结论:ccb256基因的表达主要由线粒体调控,可能是线粒体起源并复制进入核基因组的;而rps7基因的表达则主要由核基因组调控,推测它是由核基因组起源并复制进入线粒体基因组的。以上结果说明细胞核与线粒体确实存在双向的遗传信息交换,但是尚不能确定线粒体的进化方向。
　　本文的研究成果为研究细胞核与细胞器间遗传信息的传递规律,以及预测细胞器基因组的进化方向奠定了初步的基础。

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1 绪 论

1.1 植物细胞器及其基因组概述

1.2 RNA干扰及其应用

1.3 研究的目的和意义

1.4 研究的技术路线

2 目标基因的选择和干扰序列的设计

2.1 目标基因的选择

2.2 amiRNA干扰序列的设计

3 拟南芥amiRNA干扰载体的遗传转化研究

3.1 实验材料

3.2 实验方法

3.3 结果与分析

4 总结和展望

4.1 成果总结

4.2 课题展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文目录