结球甘蓝全基因组SET结构域基因的分析及表达研究

摘要

结球甘蓝（Brassica oleracea Linn. var. capitata DC），简称甘蓝，属于十字花科（Cruciferae）芸薹属（Brassica）的两年生草本植物，世界各地均有栽培，是一种重要的叶用蔬菜类作物。植物生长发育过程中存在着保守的表观遗传调控机制，其中最重要的一种组蛋白修饰就是赖氨酸组蛋白甲基化，主要由一类含有SET结构域的基因家族修饰，在真核生物中广泛存在。植物 SET结构域基因功能复杂，它们参与蛋白甲基化，影响染色体的浓缩和分离以调控染色体结构，还参与基因的转录调节、调控基因表达等众多的细胞反应过程，对植物的生长发育起着重要的作用。本研究通过生物信息学分析方式，对 SET结构域基因家族的基本信息（长度、分子量、等电点等）及染色体定位、结构域分布、基因结构、基因的系统进化等进行分析。同时，对SET结构域基因在结球甘蓝“Bo01-12B”不同发育时期、不同器官中的时空表达图谱进行分析。结果表明：
　　1.结球甘蓝基因组中共有29条SET结构域基因，这些基因不均匀的分布在甘蓝9条染色体上，尤其1号染色体上没有SET结构域基因。29条SET结构域基因开放阅读框及编码的蛋白长度各异，最长的Bol027564基因开放阅读框长5,088 bp，编码1,695氨基酸残基，而最短Bol044707基因开放阅读框为405 bp，编码134氨基酸残基。从基因结构来看，内含子最少有0个，最多超过20个。其中16条SET结构域蛋白呈碱性。
　　2.结球甘蓝中SET结构域基因的系统进化分析，结合其他保守结构域的分布，甘蓝中29条SET结构域基因家族可分为7个分支。第 I分支保守结构域模型为SANT-SET，第II分支保守结构域模型为AWS-SET-post-SET，第III分支保守结构域模型为PWWP-PHD-PHD-SET- post-SET，第 IV分支保守结构域模型为PHD-SET，第V分支保守结构域模型为SRA-pre-SET-SET，第VI分支的结构域模型为SET-post-SET，第VII分支只含有SET一个结构域。
　　3.7条SET结构域基因（ Bol040761, Bol030053, Bol042363, Bol043727, Bol025176, Bol027607, Bol011910）在结球甘蓝的荧光定量表达分析表明，SET结构域基因在根、茎、花蕾、花中均有表达，在叶中不表达。其中在花蕾中表达量最高，根中次之。在不同发育时期花蕾的半定量表达分析中，SET结构域基因普遍在花粉母细胞时期高度表达。

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1 文献综述

1.1 结球甘蓝概述

1.2 SET结构域基因概述

1.3 SET结构域基因的分类及功能

2 引言

2.1 研究目的和意义

2.2 研究内容及方法

3 试验材料和方法

3.1试验材料

3.1.1 植物材料

3.1.2 使用的数据库及网站

3.1.3 生化试剂

3.1.4 仪器设备

3.2 试验方法

3.2.1 SET结构域基因的鉴定

3.2.2 SET结构域基因的系统进化及保守结构域分析

3.2.3 SET结构域基因的基因结构分析

3.2.4 SET结构域基因的染色体定位

3.2.5 SET结构域基因的表达分析

4 结果与分析

4.1 SET结构域基因的鉴定

4.2 SET结构域基因系统进化和保守结构域分析

4.3 SET结构域基因外显子和内含子结构分析

4.4 SET结构域基因染色体物理位置定位

4.5 结球甘蓝总RNA的质量与完整性检测

4.5.1甘蓝总RNA的质量检测

4.5.2 甘蓝总RNA的完整性检测

4.6 结球甘蓝中SET结构域基因的表达分析

4.6.1 Bol040761基因在甘蓝不同器官中的qPCR分析

4.6.2 Bol030053基因在甘蓝不同器官中的qPCR分析

4.6.3 Bol042363基因在甘蓝不同器官中的qPCR分析

4.6.4 Bol043727基因在甘蓝不同器官中的qPCR分析

4.6.5 Bol025176基因在甘蓝不同器官中的qPCR分析

4.6.6 Bol027067基因在甘蓝中不同器官中的qPCR分析

4.6.7 Bol011910基因在甘蓝不同器官中的qPCR分析

4.6.8 SET结构域基因在甘蓝花蕾不同发育时期中的RT-PCR分析

5 讨 论

6 结 论

参考文献

致谢

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