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基于DGE技术的糙皮侧耳生长发育相关基因的鉴定及功能研究

发布时间:2023-03-23 05:18
  糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus)是一种在世界范围内广泛栽培的食用菌,不仅味道鲜美,而且营养价值高,深受人们的喜爱。目前,国内外对糙皮侧耳的研究主要集中在栽培育种、相关基因的克隆和表达、次级代谢产物的分离纯化及将糙皮侧耳作为生物转化的工具等,对糙皮侧耳发育相关基因功能研究则严重滞后。本实验比较了糙皮侧耳不同长度gpd启动子对其驱动效率的影响,选择了高效的795bp gpd启动子片段成功构建了适用于糙皮侧耳的超表达载体和RNAi载体,对甲硫氨酸亚砜还原酶和锰超氧化物歧化酶等发育相关基因的功能进行了系统研究。具体研究结果如下:1.糙皮侧耳发育相关基因的克隆及鉴定对菌丝体阶段表达的119个Tag进行c DNA 3′末端克隆,其中成功获得3′末端序列的Tag有83个,检出率为69.7%。将获得的基因3′末端序列提交到NCBI数据库进行比对,有41个3′末端序列与数据库中注释的基因得到较好的匹配,匹配率为49.4%。在匹配性较好的41个基因中有17个重要酶基因,由于这些酶基因对应的Tag具有较高的表达量,因此我们认为这些酶基因可能在糙皮侧耳分化发育过程中起着重要的作用,其具体功能...

【文章页数】:242 页

【学位级别】:博士

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摘要
ABSTRACT
主要缩略语表
第一章 文献综述
    1 糙皮侧耳的遗传特性及生活史
    2 糙皮侧耳重要应用价值
        2.1 营养价值和药用价值
        2.2 在环境保护方面的应用
        2.3 在工业方面的应用
    3 糙皮侧耳分子生物学研究
        3.1 糙皮侧耳发育相关基因的获得
        3.2 糙皮侧耳功能基因的研究状况
    4 高等真菌的遗传转化研究进展
        4.1 PEG-LiCl/PEG-CaCl2 介导的遗传转化
        4.2 电击转化法
        4.3 基因枪法
        4.4 限制性酶介导的整合法
        4.5 冲击波介导的遗传转化
        4.6 根癌农杆菌介导的高等真菌遗传转化
            4.6.1 根癌农杆菌介导的高等真菌转化机理及特点
            4.6.2 根癌农杆菌介导真菌转化的影响因素
            4.6.3 根癌农杆菌介导高等真菌遗传转化的应用前景
    5 高等真菌基因功能研究方法
        5.1 甘油醛3磷酸脱氢酶基因启动子
        5.2 基因敲除技术
        5.3 超表达技术
        5.4 RNA干涉技术
            5.4.1 RNAi的分子机制
            5.4.2 真菌中RNAi的不同途径及涉及的酶系
            5.4.3 真菌中RNAi高效载体的构建
            5.4.4 RNAi在真菌基因功能研究中的应用前景
        5.5 其他方法
    6 本课题研究目的意义及主要内容
第二章基于DGE文库的糙皮侧耳发育相关基因的筛选及克隆
    1 材料与方法
        1.1 菌株及质粒载体
        1.2 主要试剂与设备
            1.2.1 酶和生化试剂
            1.2.2 主要仪器与设备
        1.3 实验溶液与培养基的配制
        1.4 实验方法
            1.4.1 大肠杆菌DH5α 感受态细胞的制备
            1.4.2 糙皮侧耳基因组DNA的提取
            1.4.3 糙皮侧耳总RNA的提取
            1.4.4 cDNA的反转录合成
            1.4.5 双链cDNA的酶切
            1.4.6 PCR反应体系及反应条件
            1.4.7 PCR产物的纯化
            1.4.8 PCR片段的连接及菌落PCR反应
            1.4.9 部分基因 5′末端的克隆
    2 结果与分析
        2.1 糙皮侧耳菌丝体基因组DNA及总RNA的提取
        2.2 部分Tag所对应基因的cDNA 3′端的克隆
        2.3 部分Tag所对应基因的cDNA 3′端测序结果分析
        2.4 部分糙皮侧耳菌丝体表达基因cDNA 5′端的克隆
        2.5 部分糙皮侧耳菌丝体表达基因cDNA全长拼接
        2.6 部分糙皮侧耳菌丝体表达基因DNA的克隆
        2.7 部分糙皮侧耳菌丝体表达基因序列初步分析
    3 讨论
        3.1 数字基因表达谱文库
        3.2 高表达量Tag对应基因的克隆
        3.3 凝集素基因(Lectin)
第三章 糙皮侧耳ASP和Mn-SOD基因的克隆及其在毕赤酵母中的表达
    1 材料与方法
        1.1 实验材料
        1.2 主要试剂和设备
            1.2.1 酶和生化试剂
            1.2.2 主要仪器与设备
        1.3 实验溶液与培养基的配置
            1.3.1 主要溶液的配制
            1.3.2 主要培养基的配制
        1.4 实验方法
            1.4.1 毕赤酵母GS115 感受态细胞制备
            1.4.2 引物设计
            1.4.3 ASP和SOD基因CDS序列的分离
            1.4.4 ASP和SOD基因毕赤酵母表达载体的构建
            1.4.5 pPIC9K-ASP和pPIC9K-SOD质粒的线性化及电转化
            1.4.6 毕赤酵母转化子的鉴定与筛选
            1.4.7 毕赤酵母工程菌的培养和目标产物的诱导分泌表达
            1.4.8 发酵液中蛋白含量的测定
            1.4.9 聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析
            1.4.10 Western blot分析
            1.4.11 重组天冬氨酸蛋白酶和锰超氧化物歧化酶的初步分离
            1.4.12 天冬氨酸蛋白酶凝乳性质测定
            1.4.13 锰超氧化物歧化酶酶学性质测定
            1.4.14 毕赤酵母发酵条件的优化
    2 结果与分析
        2.1 ASP和SOD基因片段分离
        2.2 ASP和SOD基因全序列分析
        2.3 ASP和SOD基因生物信息学分析
        2.4 ASP和SOD基因表达载体的构建
        2.5 表达质粒转化Pichia pastoris GS115 及转化子的筛选
            2.5.1 酵母转化子的甲醇利用表型的筛选
            2.5.2 酵母转化子的PCR鉴定
            2.5.3 ASP和Mn-SOD基因多拷贝整合子的筛选
        2.6 ASP和Mn-SOD基因在P. pastoris中的表达及表达产物的检测
            2.6.1 高表达酵母菌株的筛选
            2.6.2 酵母工程菌表达产物的SDS-PAGE检测
            2.6.3 酵母工程菌表达产物的Western blot检测
        2.7 重组天冬氨酸蛋白酶和锰超氧化物歧化酶性质鉴定
            2.7.1 重组天冬氨酸蛋白酶凝乳性质测定
            2.7.2 锰超氧化物歧化酶的鉴定
        2.8 重组锰超氧化物歧化酶酵母转化子发酵条件的优化
            2.8.1 培养基起始pH对发酵的影响
            2.8.2 诱导时间对发酵的影响
            2.8.3 甲醇添加量对发酵的影响
    3 讨论
        3.1 巴斯德毕赤酵母表达系统的选择
        3.2 分泌表达方式的选择
        3.3 影响毕赤酵母外源蛋白表达量的因素及表达条件的优化
第四章 不同长度gpd启动子对其驱动效率的影响
    1 材料与方法
        1.1 菌株及质粒载体
        1.2 主要试剂和设备
            1.2.1 酶和生化试剂
            1.2.2 主要实验设备
        1.3 溶液和培养基的配制
            1.3.1 主要溶液的配制
            1.3.2 主要培养基的配制
        1.4 实验方法
            1.4.1 细菌感受态的制备及电转化
            1.4.2 不同长度gpd启动子的克隆
            1.4.3 中间载体pMD-egfp的构建
            1.4.4 中间载体pMD-gpd-egfp的构建
            1.4.5 表达载体pCAMBIA-gpd-egfp-hph的构建
            1.4.6 pCAMBIA-gpd-egfp-hph质粒电转根癌农杆菌
            1.4.7 根癌农杆菌介导的糙皮侧耳转化体系的构建
            1.4.8 转化子的筛选及分子生物学分析
            1.4.9 绿色荧光蛋白表达分析
    2 结果与分析
        2.1 糙皮侧耳gpd启动子转录调控位点分析
        2.2 不同长度gpd启动子片段的克隆
        2.3 中间载体pMD-egfp和pMD-gpd-egfp的构建
        2.4 融合表达载体pCAMBIA-gpd-egfp-hph的构建
        2.5 根癌农杆菌介导糙皮侧耳菌丝体的转化及筛选
            2.5.1 抗生素敏感性测定
            2.5.2 糙皮侧耳菌丝体的转化及筛选
        2.6 糙皮侧耳菌丝体转化子的验证
            2.6.1 转化子的稳定性及PCR筛选
            2.6.2 转化子的Southern blot验证
        2.7 不同长度gpd启动子片段驱动绿色荧光蛋白表达效率分析
            2.7.1 荧光显微镜观察
            2.7.2 荧光定量PCR分析
            2.7.3 荧光值的测定
            2.7.4 Western blot分析
    3 讨论
        3.1 根癌农杆菌介导真菌遗传转化条件的选择
        3.2 不同长度gpd启动子对其驱动效率的影响
第五章 糙皮侧耳MsrA基因超表达及其抗逆性的研究
    1 材料与方法
        1.1 质粒载体
        1.2 主要试剂和设备
        1.3 溶液和培养基的配制
            1.3.1 主要溶液的配制
            1.3.2 主要培养基的配制
        1.4 实验方法
            1.4.1 糙皮侧耳甲硫氨酸亚砜还原酶A基因(PoMsrA)的克隆
            1.4.2 表达中间载体pGEH的构建
            1.4.3 表达载体pGEH-EM的构建
            1.4.4 pGEH-EM质粒电转根癌农杆菌
            1.4.5 根癌农杆菌介导的糙皮侧耳菌丝体转化
            1.4.6 转化子的筛选及分子生物学鉴定
            1.4.7 转基因菌株抗逆性实验
            1.4.8 非生物胁迫条件下PoMsrA基因表达分析
            1.4.9 不同生长阶段PoMsrA基因表达分析
    2 结果与分析
        2.1 糙皮侧耳PoMsrA基因的克隆
        2.2 糙皮侧耳PoMsrA基因序列的生物信息学分析
        2.3 糙皮侧耳PoMsrA基因超表达载体的构建
            2.3.1 表达中间载体pGEH的构建
            2.3.2 表达载体pGEH-EM的构建
        2.4 根癌农杆菌介导糙皮侧耳菌丝体的转化及筛选
            2.4.1 糙皮侧耳菌丝体的转化
            2.4.2 转化子的PCR鉴定
            2.4.3 转化子的Southern bot验证
            2.4.4 转化子的荧光观察
        2.5 转化子在不同逆境中的生长情况
        2.6 不同胁迫条件下PoMsrA基因表达情况研究
        2.7 不同生长阶段PoMsrA基因表达情况研究
    3 讨论
        3.1 甲硫氨酸亚砜还原酶A的结构
        3.2 甲硫氨酸亚砜还原酶A的分布
        3.3 甲硫氨酸亚砜还原酶A的功能
第六章 糙皮侧耳锰超氧化物歧化酶基因功能研究
    1 材料与方法
        1.1 质粒载体
        1.2 主要试剂和设备
        1.3 溶液和培养基的配制
        1.4 实验方法
            1.4.1 糙皮侧耳锰超氧化物歧化酶基因(PoMn-SOD)的克隆
            1.4.2 中间载体pGEH的构建
            1.4.3 表达载体pGEH-ES的构建
            1.4.4 干涉载体pGEH-RI的构建
            1.4.5 pGEH-EM和pGEH-RI质粒电转根癌农杆菌
            1.4.6 根癌农杆菌介导的糙皮侧耳菌丝体转化
            1.4.7 转化子的筛选及分子生物学鉴定
            1.4.8 转基因菌株中PoMn-SOD基因表达分析
            1.4.9 共沉默现象的验证
            1.4.10 转基因菌株抗逆性实验
            1.4.11 超表达菌株非生物胁迫条件下PoMn-SOD基因表达分析 .. 154 1.4.12 转基因菌株不同生长阶段PoMn-SOD基因表达分析
    2 结果与分析
        2.1 糙皮侧耳PoMn-SOD基因的克隆
        2.2 糙皮侧耳PoMn-SOD基因序列生物信息学分析
        2.3 糙皮侧耳PoMn-SOD基因超表达载体的构建
            2.3.1 表达中间载体pGEH的构建
            2.3.2 表达载体pGEH-EM的构建
        2.4 糙皮侧耳PoMn-SOD基因RNA干涉载体的构建
        2.5 根癌农杆菌介导糙皮侧耳菌丝体的转化及筛选
            2.5.1 糙皮侧耳菌丝体的转化
            2.5.2 转化子的PCR鉴定
            2.5.3 转化子的Southern bot验证
            2.5.4 转化子的荧光观察
        2.6 转基因菌株中PoMn-SOD基因表达情况分析
            2.6.1 转基因菌株中PoMn-SOD基因表达分析
            2.6.2 RNA干涉引起的共沉默
        2.7 转基因菌株的抗逆性研究
        2.8 不同生长阶段转基因菌株中PoMn-SOD基因表达分析
    3 讨论
        3.1 RNA干涉效率
        3.2 RNAi在真菌基因功能研究中的优缺点
第七章 结论与展望
    1. 结论
    2. 展望
    3. 论文创新点
参考文献
附录1 DGE文库筛选相关引物
附录2 序列比对相关图
附录3 Mn-SOD基因序列
附录4 论文发表情况
致谢



本文编号:3768362

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