棉花TALE超家族转录因子的鉴定分析及GhBLH7-D06的功能验证

发布时间：2022-10-20 19:14

　　棉花是世界上最重要的天然纤维作物,棉花纤维长度和强度是纤维品质的关键特征,纤维强度（FS）与纤维次生细胞壁（SCW）的生物合成密切相关。三氨基酸环延伸（TALE）超家族转录因子是同源结构域蛋白的一类,参与调节植物生长发育中的多种生物过程。其中一些模式植物的TALE家族成员已被证实在调节次生细胞壁生物合成过程中起关键作用;棉花中个别TALE转录因子的功能研究表明,其会通过影响棉纤维次生细胞壁的沉积从而影响棉花纤维品质的形成。然而,总体上人们对棉花（Gossypium spp.）中TALE成员的功能知之甚少。在本研究中,我们专注于TALE超家族基因功能的鉴定和分析,并进行了以下工作:1.在全基因组水平,对亚洲棉、雷蒙德氏棉、海岛棉和陆地棉中TALE超家族基因进行了综合鉴定分析。在4个棉种中分别鉴定了46,47,88个和94个TALE超家族基因。系统发育和进化分析表明两个棉花TALE家族（包括BEL1-Like和KNOX家族）的进化是高度保守的。基因结构分析也表明了Gh TALE成员在进化选择中的保守性。启动子顺式元件和表达模式的分析揭示了Gh TALE基因在纤维次生细胞壁生物合成中潜在的转... 

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
缩略语表
第一章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 植物细胞壁发育调控的研究进展
        1.2.1 棉纤维早期发育的调控
        1.2.2 棉花纤维次生壁发育的转录调控
        1.2.3 植物细胞次生壁发育的转录调控
    1.3 棉花对黄萎病菌抗性机理研究
        1.3.1 棉花与黄萎病的互作研究
        1.3.2 棉花对黄萎病菌的生理生化抗性
            1.3.2.1 棉花对黄萎病菌的组织结构抗性
            1.3.2.2 激素信号路径在棉花抗黄萎病中的作用
    1.4 TALE超家族转录因子研究进展
        1.4.1 BEL1-Like家族转录因子的研究进展
        1.4.2 KNOX家族转录因子的研究进展
    1.5 OFP家族转录因子的研究进展
        1.5.1 OFP家族转录因子的研究
        1.5.2 OFP转录因子与TALE转录因子的互作研究
    1.6 本研究的目的与意义
第二章 棉花TALE转录因子的全基因组鉴定与分析
    2.1 前言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 实验材料
            2.2.1.1 植物材料
            2.2.1.2 菌种与质粒
            2.2.1.3 工具酶及生化试剂
            2.2.1.4 实验仪器设备
        2.2.2 TALE超家族基因的预测与鉴定
        2.2.3 GhTALE超家族基因染色体共定位分析
        2.2.4 DNA和蛋白序列结构分析
        2.2.5 启动子序列顺式作用元件与转录因子结合位点分析
        2.2.6 基因表达模式分析
        2.2.7 DNA的提取
        2.2.8 RNA的提取与qRT-PCR分析
            2.2.8.1 RNA的提取
            2.2.8.2 cDNA的合成
            2.2.8.3 荧光定量PCR
        2.2.9 过表达载体构建与遗传转化拟南芥
        2.2.10 石蜡切片
        2.2.11 酵母感受态的制备及转化
        2.2.12 自激活验证及酵母双杂交
        2.2.13 酵母单杂交
    2.3 结果
        2.3.1 棉花TALE超家族转录因子的全基因组鉴定
        2.3.2 TALE超家族转录因子的系统发育分析
        2.3.3 陆地棉TALE超家族转录因子的分类与结构分析
        2.3.4 GhTALE超家族转录因子的顺式作用元件及表达模式分析
        2.3.5 染色体共定位分析及差异表达分析鉴定SCW相关的TALE超家族成员
        2.3.6 GhKNAT7和GhBLH6 影响转基因拟南芥茎秆的形态结构和化学组分
        2.3.7 GhBEL1-Like和 GhKNOX家族成员之间的互作关系
        2.3.8 TALE家族蛋白异二聚体参与SCW生物合成调控网络的构建
    2.4 讨论
        2.4.1 TALE家族成员在结构上高度保守并调节SCW生物合成
        2.4.2 棉纤维SCW与厚壁组织SCW的关系
        2.4.3 TALE蛋白可能同时参与黄萎病抗性和SCW合成的调控
        2.4.4 TALE蛋白在调控纤维SCW生物合成中的复杂相互作用
        2.4.5 TALE蛋白参与棉花生长发育调控的模型
第三章 棉花BEL1-Like转录因子GhBLH7-D06 参与调控黄萎病抗性
    3.1 前言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 实验方法
            3.2.2.1 GhBLH7-D06 基因的克隆与鉴定
            3.2.2.2 亚细胞定位
            3.2.2.3 RNA提取及表达模式分析
            3.2.2.4 GhBLH7-D06 过表达载体构建及遗传转化拟南芥
            3.2.2.5 GhBLH7-D06 VIGS载体构建及注射实验
            3.2.2.6 徒手切片制作及木质素的组织化学染色
            3.2.2.7 棉花黄萎病菌的培养及接种处理
            3.2.2.8 酵母双杂交文库筛选
            3.2.2.9 双分子荧光互补
            3.2.2.10 酵母单杂交
            3.2.2.11 双荧光素酶实验
    3.3 结果与分析
        3.3.1 GhBLH7-D06 基因的克隆与鉴定
        3.3.2 GhBLH7-D06 的亚细胞定位
        3.3.3 GhBLH7-D06 的表达模式分析
        3.3.4 GhBLH7-D06 过表达转基因拟南芥表型观测
        3.3.5 GhBLH7-D06的VIGS棉花表型观测及分析
        3.3.6 酵母双杂交筛选与验证GhBLH7-D06 的互作蛋白
        3.3.7 BiFC验证GhBLH7-D06与Gh OFP3-D13 的互作关系
        3.3.8 GhOFP3-D13 的表达模式分析
        3.3.9 Y1H验证GhBLH7-D06 对基因Gh PAL-A06 的靶向调控作用
        3.3.10 双荧光素酶报告系统验证GhBLH7-D06对Gh PAL-A06 的靶向调控作用
    3.4 讨论
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
附录一
附录二
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Designations for individual genomes and chromosomes in Gossypium[J]. WANG Kunbo,WENDEL Jonathan F.,HUA Jinping.  Journal of Cotton Research. 2018(01)
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[6]棉花黄萎病及抗病育种研究进展[J]. 李成伟,丁锦平,刘冬梅,周瑞阳,李付广.  棉花学报. 2008(05)
[7]陆地棉和海岛棉的黄萎病抗性遗传研究[J]. 房卫平,祝水金,季道藩.  棉花学报. 2003(01)
[8]棉花纤维品质改良的分子工程[J]. 刘进元,赵广荣,李骥.  植物学报. 2000(10)
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硕士论文
[1]棉花GbERF1基因的克隆与功能鉴定[D]. 金莉.华中农业大学 2012



本文编号：3695144