托桂型芍药花型形成的相关基因筛选及其调控机制研究
发布时间：2023-12-12 19:56
芍药(Paeonia lactiflora Pall.),和牡丹一样,是我国传统名花。长期的人工选择培育出若干色彩、花型变异丰富的栽培品种,使其具有极高的观赏价值。前人研究表明,芍药的花型的变化主要来源于雌、雄蕊的瓣化和花瓣数目的自然增加两个方面,但对于芍药花型形成相关的分子机制缺乏较为深入的研究。鉴于此,本研究以芍药花型中较为特殊的托桂型开展研究,以托桂型品种‘紫凤羽’内、外花瓣组织为材料,通过比较(无参)转录组学和蛋白质组学联合分析来筛选芍药花型调控的相关基因;在此基础上,对重要候选基因APETALA2(PlAP2)进行RACE克隆、生物信息学分析、基因表达特性以及启动子区甲基化调控等功能验证,同时从密码子偏好性层面入手,利用多元统计分析探讨芍药转录组及该关键候选基因密码子使用模式。主要研究结果如下:1.芍药‘紫凤羽’内、外花瓣组织RNA-seq 比较转录组分析芍药‘紫凤羽’内、外花瓣的组织RNA-seq转录组测序结果显示,共获得394.46 Mb个读长(cleanreads),43,704个具有功能注释的非重复序列基因(Unigenes),内、外花瓣两组之间存在979个差异表达基...
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词表
第一章 文献综述
1 植物花器官发育的分子研究进展
2 RNA-seq转录组和iTRAQ蛋白质组学联合分析在植物分子研究中的应用
3 密码子使用偏好性在植物分子研究中的应用
4 DNA甲基化修饰在植物分子研究中的应用
5 本研究的目的及意义
第二章 芍药‘紫凤羽’内、外花瓣组织RNA-seq比较转录组分析
1 材料与方法
1.1 植物材料
1.2 总RNA提取、文库建立及上机测序
1.3 转录组RNA-seq测序数据的生物信息学分析
1.3.1 原始数据过滤处理
1.3.2 Unigenes功能注释
1.3.3 Unigenes表达量计算
1.3.4 差异表达Unigenes筛选
1.3.5 差异表达Unigenes功能注释和pathway通路分析
2 结果与分析
2.1 转录组测序数据质量评估
2.2 Unigenes的功能注释
2.3 差异表达基因筛选及功能富集分析
3 讨论
4 本章小结
第三章 芍药‘紫凤羽’内、外花瓣组织iRAQ比较蛋白质组学分析及候选基因筛选
1 材料与方法
1.1 植物材料
1.2 蛋白提取和样品处理
1.3 酶解和除盐
1.4 iTRAQ标记和分组分
1.5 液相色谱-质谱联用分析和蛋白质鉴定
1.6 蛋白组学数据分析
1.6.1 数据质量控制
1.6.2 PCA主成分分析
1.6.3 PLS-DA图分析
1.6.4 HCA图分析
1.6.5 差异表达蛋白筛选
1.6.6 GO功能富集分析
1.6.7 KEGG-pathway通路富集分析
1.7 芍药花型调控的重要候选基因筛选
1.8 引物设计
1.9 Western blot验证
2 结果与分析
2.1 蛋白质组学质谱检测质量评估
2.2 蛋白质组学数据质量评估
2.3 差异表达蛋白筛选以及功能富集分析
2.4 基于转录组与蛋白组联合分析筛选芍药花型调控的重要候选基因
3 讨论
4 本章小结
第四章 芍药花型调控候选基因PlAP2克隆及其表达特性分析
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.2 主要仪器
1.3 花瓣形态指标测定
1.4 花瓣解剖结构观察
1.5 引物设计
1.6 RNA提取、RACE克隆测序
1.6.1 组织总RNA提取
1.6.2 cDNA末端快速扩增(RACE)
1.6.3 PCR扩增产物回收与鉴定
1.7 序列分析
1.7.1 编码序列确定及同源性分析
1.7.2 蛋白理化性质与基本结构预测
1.7.3 蛋白功能位点及保守功能域分析
1.7.4 亚细胞定位分析
1.8 定量表达分析
1.9 数据统计分析
2 结果与分析
2.1 芍药花型调控关键基因PlAP2基因克隆及序列分析
2.2 蛋白结构与功能的生物信息学分析
2.2.1 基本理化性质
2.2.2 跨膜螺旋与疏水性
2.2.3 信号肽预测
2.2.4 糖基化和磷酸化位点
2.2.5 二级结构预测
2.2.6 保守功能域分析
2.2.7 亚细胞定位分析
2.3 芍药‘紫凤羽’品种内、外花瓣形态特征检测
2.4 芍药花型调控关键基因PlAP2基因表达特性分析
2.4.1 总RNA质量检测
2.4.2 扩增曲线与熔解曲线分析
2.4.3 PlAP2基因在芍药‘紫凤羽’不同发育时期内、外瓣间的组织表达差异分析
2.4.4 PlAP2基因在芍药托桂型不同品种内、外花瓣间的组织表达差异分析
3 讨论
4 本章小结
第五章 芍药花型调控候选基因PlAP2启动子区甲基化修饰分析
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.2 引物设计
1.3 染色体步移
1.3.1 基因组DNA的获取
1.3.2 巢式PCR扩增
1.4 启动子区生物信息学分析
1.5 甲基化测序分析
1.5.1 原始测序读长
1.5.2 测序质量评估
1.5.3 参考序列比对分析
1.5.4 胞嘧啶甲基化水平分析
1.6 数据统计分析
2 结果与分析
2.1 芍药PlAP2基因5'上游启动子区克隆及序列分析
2.2 芍药不同发育时期花瓣PlAP2基因启动子CpG岛区域甲基化分析
2.3 芍药PlAP2基因甲基化水平与mRNA表达相关性分析
2.4 芍药PlAP2基因重要转录因子结合位点筛选
3 讨论
4 本章小结
第六章 芍药转录组及AP2基因密码子使用模式分析
第一节 基于RNA-seq的芍药转录组密码子使用模式分析
1 材料与方法
1.1 芍药转录组序列数据来源
1.2 碱基组成分析及中性绘图
1.3 同义密码子使用偏好性分析
1.4 ENC绘图分析
1.5 对应性分析
1.6 PR2绘图分析
1.7 最优密码子测定
1.8 统计分析
2 结果与分析
2.1 GC含量分布以及中性绘图
2.2 ENC与GC3s的关联分析
2.3 PR2-plot分析
2.4 对应性分析COA
2.5 突变压力和选择作用对芍药转录组密码子使用模式的影响
2.6 最优密码子(Optimal codons)分析
3 讨论
4 本节小结
第二节 芍药等8个物种AP2基因密码子使用模式分析
1 材料与方法
1.1 序列数据来源
1.2 碱基组成与密码子偏好性分析
1.2.1 碱基组成
1.2.2 同义密码子相对使用度RSCU
1.2.3 有效密码子数ENC
1.2.4 最优密码子频率Fop
1.2.5 ENC绘图分析(ENC-plot)
1.3 基因表达评估分析
1.4 基于密码子使用偏性的聚类分析
1.5 统计分析
2 结果与分析
2.1 不同植物AP2的密码子与GC偏好性(GC3s)的关系
2.2 不同植物AP2基因的密码子碱基组成和最优密码子测定
2.3 不同植物AP2基因的相对同义密码子使用度
2.4 基于密码子使用模式探讨不同植物AP2基因间进化关系
2.5 不同植物AP2基因选择压力的影响
3 讨论
4 本节小结
全文结论
本研究创新点
本研究下一步工作计划
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3873542
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词表
第一章 文献综述
1 植物花器官发育的分子研究进展
2 RNA-seq转录组和iTRAQ蛋白质组学联合分析在植物分子研究中的应用
3 密码子使用偏好性在植物分子研究中的应用
4 DNA甲基化修饰在植物分子研究中的应用
5 本研究的目的及意义
第二章 芍药‘紫凤羽’内、外花瓣组织RNA-seq比较转录组分析
1 材料与方法
1.1 植物材料
1.2 总RNA提取、文库建立及上机测序
1.3 转录组RNA-seq测序数据的生物信息学分析
1.3.1 原始数据过滤处理
1.3.2 Unigenes功能注释
1.3.3 Unigenes表达量计算
1.3.4 差异表达Unigenes筛选
1.3.5 差异表达Unigenes功能注释和pathway通路分析
2 结果与分析
2.1 转录组测序数据质量评估
2.2 Unigenes的功能注释
2.3 差异表达基因筛选及功能富集分析
3 讨论
4 本章小结
第三章 芍药‘紫凤羽’内、外花瓣组织iRAQ比较蛋白质组学分析及候选基因筛选
1 材料与方法
1.1 植物材料
1.2 蛋白提取和样品处理
1.3 酶解和除盐
1.4 iTRAQ标记和分组分
1.5 液相色谱-质谱联用分析和蛋白质鉴定
1.6 蛋白组学数据分析
1.6.1 数据质量控制
1.6.2 PCA主成分分析
1.6.3 PLS-DA图分析
1.6.4 HCA图分析
1.6.5 差异表达蛋白筛选
1.6.6 GO功能富集分析
1.6.7 KEGG-pathway通路富集分析
1.7 芍药花型调控的重要候选基因筛选
1.8 引物设计
1.9 Western blot验证
2 结果与分析
2.1 蛋白质组学质谱检测质量评估
2.2 蛋白质组学数据质量评估
2.3 差异表达蛋白筛选以及功能富集分析
2.4 基于转录组与蛋白组联合分析筛选芍药花型调控的重要候选基因
3 讨论
4 本章小结
第四章 芍药花型调控候选基因PlAP2克隆及其表达特性分析
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.2 主要仪器
1.3 花瓣形态指标测定
1.4 花瓣解剖结构观察
1.5 引物设计
1.6 RNA提取、RACE克隆测序
1.6.1 组织总RNA提取
1.6.2 cDNA末端快速扩增(RACE)
1.6.3 PCR扩增产物回收与鉴定
1.7 序列分析
1.7.1 编码序列确定及同源性分析
1.7.2 蛋白理化性质与基本结构预测
1.7.3 蛋白功能位点及保守功能域分析
1.7.4 亚细胞定位分析
1.8 定量表达分析
1.9 数据统计分析
2 结果与分析
2.1 芍药花型调控关键基因PlAP2基因克隆及序列分析
2.2 蛋白结构与功能的生物信息学分析
2.2.1 基本理化性质
2.2.2 跨膜螺旋与疏水性
2.2.3 信号肽预测
2.2.4 糖基化和磷酸化位点
2.2.5 二级结构预测
2.2.6 保守功能域分析
2.2.7 亚细胞定位分析
2.3 芍药‘紫凤羽’品种内、外花瓣形态特征检测
2.4 芍药花型调控关键基因PlAP2基因表达特性分析
2.4.1 总RNA质量检测
2.4.2 扩增曲线与熔解曲线分析
2.4.3 PlAP2基因在芍药‘紫凤羽’不同发育时期内、外瓣间的组织表达差异分析
2.4.4 PlAP2基因在芍药托桂型不同品种内、外花瓣间的组织表达差异分析
3 讨论
4 本章小结
第五章 芍药花型调控候选基因PlAP2启动子区甲基化修饰分析
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.2 引物设计
1.3 染色体步移
1.3.1 基因组DNA的获取
1.3.2 巢式PCR扩增
1.4 启动子区生物信息学分析
1.5 甲基化测序分析
1.5.1 原始测序读长
1.5.2 测序质量评估
1.5.3 参考序列比对分析
1.5.4 胞嘧啶甲基化水平分析
1.6 数据统计分析
2 结果与分析
2.1 芍药PlAP2基因5'上游启动子区克隆及序列分析
2.2 芍药不同发育时期花瓣PlAP2基因启动子CpG岛区域甲基化分析
2.3 芍药PlAP2基因甲基化水平与mRNA表达相关性分析
2.4 芍药PlAP2基因重要转录因子结合位点筛选
3 讨论
4 本章小结
第六章 芍药转录组及AP2基因密码子使用模式分析
第一节 基于RNA-seq的芍药转录组密码子使用模式分析
1 材料与方法
1.1 芍药转录组序列数据来源
1.2 碱基组成分析及中性绘图
1.3 同义密码子使用偏好性分析
1.4 ENC绘图分析
1.5 对应性分析
1.6 PR2绘图分析
1.7 最优密码子测定
1.8 统计分析
2 结果与分析
2.1 GC含量分布以及中性绘图
2.2 ENC与GC3s的关联分析
2.3 PR2-plot分析
2.4 对应性分析COA
2.5 突变压力和选择作用对芍药转录组密码子使用模式的影响
2.6 最优密码子(Optimal codons)分析
3 讨论
4 本节小结
第二节 芍药等8个物种AP2基因密码子使用模式分析
1 材料与方法
1.1 序列数据来源
1.2 碱基组成与密码子偏好性分析
1.2.1 碱基组成
1.2.2 同义密码子相对使用度RSCU
1.2.3 有效密码子数ENC
1.2.4 最优密码子频率Fop
1.2.5 ENC绘图分析(ENC-plot)
1.3 基因表达评估分析
1.4 基于密码子使用偏性的聚类分析
1.5 统计分析
2 结果与分析
2.1 不同植物AP2的密码子与GC偏好性(GC3s)的关系
2.2 不同植物AP2基因的密码子碱基组成和最优密码子测定
2.3 不同植物AP2基因的相对同义密码子使用度
2.4 基于密码子使用模式探讨不同植物AP2基因间进化关系
2.5 不同植物AP2基因选择压力的影响
3 讨论
4 本节小结
全文结论
本研究创新点
本研究下一步工作计划
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：3873542
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/3873542.html