毛果杨全基因组IQD基因的鉴定及表达分析

摘要

钙调素(CaM)是一类重要的Ca2+受体蛋白、广泛的存在于真核细胞中，其通过介导信号传递来调节细胞的生理功能。研究表明：IQD蛋白中含有数个钙调素结合结构域（CaMBD），所以推测IQD可能参与并且协调了CaM和其同源蛋白之间的相互作用，在转录水平及转录后水平上来调节基因的表达，在植物体的生长发育以及应对各种逆境压力中扮演着不可或缺的角色。本研究对毛果杨 IQD基因家族进行相关信息的鉴定分析，并对该家族成员进行理化性质、染色体位置、系统进化关系、外显子/内含子的结构、基因的复制和表达模式等方面全面开展研究，获得以下主要结果：
　　1.在 Phytozome网站中进行序列搜索，随后通过比对、筛选以及在线分析，最终筛选到40个毛果杨IQD类型基因并将它们分别编号为PtIQD1- PtIQD40。使用ExPasy站点对毛果杨IQD蛋白的相关理化性质进行分析。亚细胞定位分析显示，65％的毛果杨IQD成员定位在细胞核中。钙调素结合位点分析表明，每条IQD蛋白都至少含有一个钙调素结合位点。
　　2.对这40个毛果杨IQD保守域进行序列比对，随后构建系统进化树并对其进行分组。分组结果表明：这40个IQD蛋白被分为四个亚家族(I、II、III、IV)。其中，第I和第III这两个亚家族又可以分别细分为Ia、Ib、Ic以及IIIa、IIIb共5个小亚组。
　　3.对PtIQD基因的结构进行分析，结果显示这40个基因编码外显子从2到6个不等。进一步分析发现许多旁系同源基因对都有着极其相似的外显子/内含子结构。
　　4.通过MEME网站对全部毛果杨IQD蛋白保守基序进行在线分析显示，1号基序（motif1）是IQD的核心序列，即IQ motif，其广泛存在于毛果杨IQD蛋白家族中。多数进化关系比较近的蛋白质有着相同的基序组成模式。
　　5.利用MapInspect软件获得PtIQD成员的染色体物理定位信息，这40个PtIQD基因广泛地分布在除7号染色体以外的其他18条染色体上。PtIQD基因组中，复制基因占整个PtIQD基因家族的80%，且它们全部由片段复制产生。
　　6. EST表达分析结果显示，大多数IQD基因在不同的组织或器官中都有表达。同时，NCBI网站提供的微阵列数据分析结果显示，多数IQD基因存在明显的组织特异性表达模式。其中，14对复制基因对中的4对有着比较相似的表达模式。
　　7.利用qRT-PCR技术对PtIQD第III亚家族基因在茉莉酸甲酯（MeJA，100μM）以及聚乙二醇（PEG-6000，20%）这两种胁迫处理条件下的诱导表达情况进行分析。结果显示，大多数的PtIQD基因被MeJA和PEG-6000这两种胁迫所诱导。

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英文摘要

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1 文献综述

1.1 毛果杨简介

1.2钙调素及其结合蛋白的相关研究进展

1.3 IQD基因家族的研究进展

1.4 生物信息学在毛果杨IQD基因家族研究中的应用

2 引言

3 材料与方法

3.1 相关材料

3.2 研究方法

4 结果与分析

4.1 毛果杨IQD基因的鉴定及命名

4.2 毛果杨IQD基因系统进化树的构建分析

4.3 毛果杨IQD基因的结构分析

4.4 毛果杨及其他物种间IQD类型基因进化树的构建及比较分析

4.5 毛果杨IQD基因保守基序的分析

4.6 毛果杨IQD基因染色体物理位置定位及基因复制

4.7 复制时间的计算及选择压力的分析

4.8 毛果杨IQD基因的电子表达谱分析

4.9 毛果杨第III亚家族IQD基因诱导表达模式的分析

5 讨论

6 结论

参考文献

附录A：中英文缩写与注释

附录B：qRT-PCR扩增使用的引物列表

附录C：保守基序编号、每个基序所匹配的保守氨基酸序列及其长度

致谢

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读研期间发表的论文