大叶石上莲(苦苣苔科，马铃苣苔属)花对称性基因的表达模式和进化研究

摘要

模式植物金鱼草的花对称性分子发育及遗传学研究揭示了花对称性的相关调控基因在花发育过程种的表达模式和功能以及它们的相互作用机制。然而，被子植物的花对称性丰富多样，远非模式植物的模式所能概括。根据目前的研究我们选择苦苣苔科马铃苣苔属作为研究对象，选取其中具有代表性的种大叶石上莲开展控制花对称性的几个关键基因的进化发育生物学研究，初步探讨这些基因的表达模式和功能以及它们与花对称性进化的联系。
　　 RT-PCR实验结果显示，在大叶石上莲中花对称性基因ObCYC,ObRAD，ObDIV与它们的同源基因CYC,RAD，DIV在金鱼草中的表达模式有着明显的差异，这也意味着这些基因的功能及相互作用也有所不同。首先，大叶石上莲的ObCYC1C基因的表达与金鱼草的CYC基因相似，结合花形态比较认为ObCYC1C基因在花器官近轴区域的表达抑制了背部花器官的发育，在构建大叶石上莲微弱的两侧对称花过程中起到了主导的作用；其它的几个ObCYC基因有着完全不同于CYC的表达模式，ObCYC1D的表达延伸到了花腹部区域而ObCYC2A在花发育中期和晚期没有表达，这意味着它们可能具有除控制花对称性之外的功能；另一个特殊的现象是ObCYC2B因为在可读框架中一个终止子的提前出现而失去了功能。其次，ObRAD，ObDIV的表达与RAD，DIV的表达差异也极为明显，通过系统树和氨基酸序列比对分析发现ObRAD，ObD1V与RAD，DIV的保守功能区序列存在明显的不同，而ObRAD,ObDIV与BlRAD,BlDIV的保守区很相似，这与它们的花对称性以及基因的表达模式相对映，同时也说明了保守功能区具有极重要的作用。本研究显示了大叶石上莲中的花对称性基因的表达模式和功能与模式植物金鱼草存在显著的差异，在此基础上开展更深入的进化发育生物学研究将有助于揭示花对称性基因的分子进化及其与花对称性表型进化的关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 研究背景

1 花对称性的概念简介

2 花对称性的研究历史及现状

2.1花对称性在模式植物金鱼草中的生物学研究

2.2花对称性在其他被子植物中的研究进展

3 目前研究中存在的问题

第二章 花对称性基因在大叶石上莲中的进化发育研究

1 概述

2 材料和方法

2.1总DNA的提取

2.2 PCR扩增以及产物纯化

2.3克隆

2.4测序

2.5 mRNA的提取

2.6组织特异性RT-PCR(Semi-Quantitative RT-PCR)

2.7花器官解剖及形态学观察

2.8 DNA以及蛋白质序列分析

2.9分子系统学分析

3 实验结果

3.1大叶石上莲花形态特征

3.2大叶石上莲花对称性基因的DNA及蛋白质序列分析

3.3大叶石上莲花对称性基因分子系统学分析

3.4组织特异性RT-PCR

4 讨论

4.1大叶石上莲花对称性基因表达模式分析

4.2大叶石上莲花对称性基因的氨基酸序列比较分析

4.3总结

参考文献

致谢

附录 1常用试剂配方

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