雷蒙德氏棉HD-Zip基因家族进化及选择性剪切分析

摘要

HD-Zip基因家族都含有一个高度保守的同源异型盒,用于编码转录调控因子,在细胞的增殖分化中起着重要调控作用。本文利用隐马尔可夫模型(HMM)对棉花全基因组进行HD-Zip家族基因预测,共得到78个HD-Zip家族成员。对棉花HD-Zip基因的结构、染色体分布、系统进化关系以及基因的选择性剪接方式进行生物信息学分析和分子生物学验证。结果如下:　　1、HD-Zip基因超家族根据进化关系可分为四个不同的亚家族,各亚家族中的基因具有相对保守的结构特征和基序分布。每条染色体上均有HD-Zip家族基因的存在,但分布不均匀,有的染色体上分布较少,有的染色体上出现基因簇。　　2、通过与水稻、拟南芥比较,棉花的HD-Zip家族基因在进化过程中发生了复制,导致家族基因多倍于拟南芥和水稻,同时发现HD-Zip家族四个亚类的分布出现在物种分离之前,并且一些基因在某些物种的进化过程中发生了丢失。　　3、比较不同发育时期棉纤维的表达谱深度测序数据,发现大量HD-Zip家族基因可能参与棉纤维发育过程。HD-Zip家族基因在0dpa起主要作用的基因居多,也就是说HD-Zip家族的大部分基因是在纤维起始阶段起主要作用,在5dpa,10dpa,15dpa,20dpa起主要作用的基因占少数。　　4、分析各亚家族不同的选择性剪接数据可以发现,不同时期不同组织,发生选择性剪接的基因不同,基因发生的选择性剪接方式也不同,且可能直接影响基因功能。　　该研究结果有助于了解棉花HD-Zip基因家族的进化与功能,并为下一步深入研究该基因家族在棉纤维发育过程中的分子调控机理提供基础。

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1 文献综述

1.1 棉纤维及其细胞的分化与发育

1.2 HD-Zip家族的研究进展

1.3 选择性剪接的研究进展

1.4 生物信息学概述

1.5 目的与意义

2 棉花中HD-Zip基因家族分类及成员分析

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 讨论

3 HD-Zip基因家族进化分析

3.1 材料与方法

3.3 讨论

4 HD-Zip基因家族在棉纤维发育中的表达分析及验证

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 讨论

5 HD-Zip基因家族选择性剪接分析及验证

5.1 材料与方法

5.2 结果与分析

5.3 讨论

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