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[硕士论文] 张春青
细胞生物学 山东农业大学 2016(学位年度)
摘要:拟南芥CDE基因家族包含5个基因(CDE1,At1g10410;CDE2,At1g13970;CDE3, At1g59650;CDE4,At3g29180;CDE5,At5g39430),都包含DUF1336结构域,属于DUF1336基因家族。DUF1336基因家族共包含15个基因。目前对拟南芥DUF1336家族基因的研究较少,仅有关于EDR2的报导,该基因与拟南芥对白粉病的抗性有关。
  课题对拟南芥CDE家族基因进行了相关研究,主要结果如下:
  课题对DUF1336基因家族的生物信息学信息进行了分析。对DUF1336基因家族所表达蛋白质的序列进行比对分析,发现该家族基因产生的蛋白质依据其结构可以分为三类,一类包含PH结构域、START结构域和DUF1336结构域,一类基本只包含DUF1336结构域,最后一类包含DUF1336结构域和N端的一段肽链,CDE基因家族属于最后一类。通过基因序列的比对分析发现 DUF1336家族基因为植物特异。多物种 DNA序列比对分析发现进化中较早产生的植物中不含DUF1336家族基因,而在被子植物中,许多物种也没有DUF1336家族基因。除此之外,还对CDE基因家族的蛋白质结构使用相关软件进行了预测。蛋白质跨膜性预测分析显示CDE基因家族表达的蛋白质为非跨膜蛋白。
  对CDE家族基因的相关突变体进行研究,转录组学数据(AtGenExpress Visualization Tool, http://www.arabidopsis.org/)显示胁迫处理会使CDE家族基因的表达水平发生明显变化,但对CDE1、CDE4的缺失突变体和野生型对照进行氯化钠处理和甘露醇处理,结果没有发现突变体有明显的表型。
  在拟南芥生长的幼苗时期(7d),有莲座叶但抽薹前和植株成熟时(产生成熟果荚)这三个时期对拟南芥各个部位进行半定量RT-PCR和GUS染色,用来分析拟南芥CDE家族基因的表达模式。半定量RT-PCR的结果显示:CDE1,CDE2,CDE3,CDE4在拟南芥幼苗时期根中的表达量高于地上部,在成熟植株中根、茎、花器官中表达量较高, CDE2,CDE4在花粉中的表达明显高于其它部位;CDE5全程未检测到基因表达。GUS染色分析显示:CDE基因家族5个基因的表达有差异,但很多地方相似,CDE1,CDE2, CDE3,CDE4在拟南芥营养生长时期集中在根尖,地上部气孔、叶脉中表达,生殖生长时期地上部集中在花器官中表达;CDE5表达量较少,且该基因与气孔关系密切;同时实验中发现CDE4的GUS材料在受到机械损伤时会在附近产生较多的GUS信号,表明CDE家族基因可能与机械损伤和胁迫相关。
  课题通过对DUF1336基因家族生物信息学信息的分析,CDE家族基因相关突变体的研究,半定量 RT-PCR及 GUS染色分析 CDE基因家族表达模式这些实验,获得了CDE基因家族的一些基础性信息,为以后对CDE基因家族功能的研究提供了基础。
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