棉花BFT和APs基因的全基因组分析
发布时间：2021-10-30 11:01
BROTHER OF FT AND TFL1（BFT）被称为FLOWERING LOCUS T（FT）和TERMINAL FLOWER1（TFL1）的兄弟,在植物开花通路中发挥着重要的调控作用。在盐胁迫下,拟南芥BFT蛋白在顶端分生组织中同b ZIP转录因子FD互作,形成复合物调控开花转变。实验室前期构建了新陆早33叶组织的酵母双杂c DNA文库,并从中筛选出一个与陆地棉开花促进因子Gh FT1蛋白互作的天冬氨酸类似蛋白（Aspartic proteinases,APs）,该蛋白酶基因在植物生长发育、抗病及逆境胁迫过程中起着重要作用。目的:全基因组鉴定棉花BFT和Gh APs基因,通过生物信息学分析,初步预测Gh APs可能存在的生物学功能;利用蛋白互作和转基因拟南芥研究,探索Gh BFT在开花调控中的功能。方法:基于最近更新的棉花基因组数据库,鉴定棉花BFT和Gh APs基因;RT-PCR技术克隆Gh BFT1和Gh BFT2基因;实时荧光定量PCR技术检测Gh BFT1和Gh BFT2基因表达特征;酵母双杂交（Yeast two-hybrid,Y2H）和双分子荧光互补技术（Bimo...
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
棉花与其它植物BFT蛋白系统进化树分析
棉花BFT和APs基因的全基因组分析16A.保守基序分析；B.基因结构分析A.Conservedmotifanalysis;B.Genestructuralanalysis图2-2棉花与其它物种BFT基因结构和保守基序分析Fig.2-2AnalysisofBFTgenestructureandconservedmotifamongcottonandotherplantspecies多重序列比对结果显示，不同物种BFT氨基酸序列间相似性较高，均含有PEBP家族典型的保守结构域D-P-D-x-P和G-x-H-R，且不同倍性的棉花BFT氨基酸序列均具有TFL1亚组的保守位点His88/Asp144，这与报道的拟南芥AtBFT含有FT保守位点Tyr85有所不同(Yooetal.,2010)。其次，与拟南芥位于同一进化分支的琴叶拟南芥、荠菜、芜菁和甘蓝等十字花科物种的BFT蛋白序列均含有FT功能保守位点Tyr85，而亲缘关系较远的棉花、猕猴桃和大豆BFT蛋白序列却含有His88保守位点(图2-3)。BFT同源蛋白间保守氨基酸位点的差异，可能是物种在进化过程中导致BFT蛋白发生部分突变，意味着不同物种BFT基因功能可能存在一定的差异。通过比较不同倍性棉花BFT同源氨基酸序列，发现BFT蛋白间相似性达82%~99%，且拥有4处棉花BFT蛋白特异保守位点，分别为Val4(V)、Pro5(P)、Thr28(T)和Ala46(A)；而棉花BFT1和BFT2间存在多处突变位点(图2-3)。综上，通过分析BFT基因结构、蛋白保守基序及序列特征，我们发现植物BFT基因具有一定的保守性，预示其可能具有相似的功能。
棉花BFT和APs基因的全基因组分析17不同颜色方框分别代表不同保守基序；阴影部分：紫色为保守结构域，粉色为棉花BFT1、BFT2蛋白突变位点，绿色代表棉花BFT蛋白保守位点，蓝色代表FT/TFL1亚家族特异保守位点Differentcolorboxesrepresentdifferentconservativemotifs;shadowpart:purpleistheconserveddomain,pinkisthecottonBFT1andBFT2proteinmutationsite,greenrepresentsthecottonBFTproteinconservedsite,andbluerepresentsthespecificconservedsiteofFT/TFL1subfamily.图2-3棉花与其它植物BFT蛋白的氨基酸序列比对Fig.2-3AminoacidsequencealignmentofBFTproteinsamongcottonandotherplantspecies2.2.4棉花BFT基因的表达特征基于陆地棉(TM-1)和海岛棉转录组数据(Huetal.,2019)，分析BFT同源基因在陆地棉和海岛棉的根、茎、叶、花等组织及不同发育时期胚珠和纤维中的表达特征。结果显示，陆地棉GhBFT1-A基因在TM-1的茎、花药和苞片中表达量相对较高；GhBFT1-D在胚珠和纤维发育早期高表达，且在叶、花瓣、雌蕊、萼片、花丝及花托中表达量较高；GhBFT2-A在胚珠发育早期时期表达量较高；GhBFT2-D在根、叶、花托和萼片中表达相对较高。综合来看，在陆地棉4个GhBFT基因中，GhBFT1-D在各组织中表达量相对较高(图2-4)，猜测其可能在基因功能中起主导作用。同样，海岛棉BFT基因表达特征也呈现出相似的现象，4个GbBFT同源基因中，GbBFT1-D表达量相对较高，且也在胚珠、纤维、叶和花中高表达(图2-5)。海岛棉和陆地棉中4个BFT基因在转录水平的表达差异，有可能与棉花发生全基因组复制事件后，基因间出现有偏性的基因表达特征有
【参考文献】：
期刊论文
[1]棉花bZIP转录因子FD基因的发掘和GhFD基因的组织表达分析[J]. 张彦楠,于秀立,吕新华,刘慧,黄先忠. 分子植物育种. 2016(09)
[2]TRV病毒介导的基因沉默体系在新疆陆地棉和亚洲棉中的建立[J]. 刘慧,于秀立,黄先忠. 棉花学报. 2016(05)
[3]Molecular cloning and functional analysis of the FLOWERING LOCUS T（FT） homolog Gh FT1 from Gossypium hirsutum[J]. Danli Guo,Chao Li,Rui Dong,Xiaobo Li,Xiangwen Xiao,Xianzhong Huang. Journal of Integrative Plant Biology. 2015(06)
[4]亚洲棉和雷蒙德氏棉PEBP家族基因的鉴定及该家族基因在陆地棉组织中表达分析[J]. 李超,张彦楠,刘焕龙,黄先忠. 作物学报. 2015(03)
[5]棉花GhFTL1基因的克隆及初步功能分析[J]. 东锐,院海英,顾超,郑银英,黄先忠,崔百明. 棉花学报. 2011(06)
本文编号：3466610
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
棉花与其它植物BFT蛋白系统进化树分析
棉花BFT和APs基因的全基因组分析16A.保守基序分析；B.基因结构分析A.Conservedmotifanalysis;B.Genestructuralanalysis图2-2棉花与其它物种BFT基因结构和保守基序分析Fig.2-2AnalysisofBFTgenestructureandconservedmotifamongcottonandotherplantspecies多重序列比对结果显示，不同物种BFT氨基酸序列间相似性较高，均含有PEBP家族典型的保守结构域D-P-D-x-P和G-x-H-R，且不同倍性的棉花BFT氨基酸序列均具有TFL1亚组的保守位点His88/Asp144，这与报道的拟南芥AtBFT含有FT保守位点Tyr85有所不同(Yooetal.,2010)。其次，与拟南芥位于同一进化分支的琴叶拟南芥、荠菜、芜菁和甘蓝等十字花科物种的BFT蛋白序列均含有FT功能保守位点Tyr85，而亲缘关系较远的棉花、猕猴桃和大豆BFT蛋白序列却含有His88保守位点(图2-3)。BFT同源蛋白间保守氨基酸位点的差异，可能是物种在进化过程中导致BFT蛋白发生部分突变，意味着不同物种BFT基因功能可能存在一定的差异。通过比较不同倍性棉花BFT同源氨基酸序列，发现BFT蛋白间相似性达82%~99%，且拥有4处棉花BFT蛋白特异保守位点，分别为Val4(V)、Pro5(P)、Thr28(T)和Ala46(A)；而棉花BFT1和BFT2间存在多处突变位点(图2-3)。综上，通过分析BFT基因结构、蛋白保守基序及序列特征，我们发现植物BFT基因具有一定的保守性，预示其可能具有相似的功能。
棉花BFT和APs基因的全基因组分析17不同颜色方框分别代表不同保守基序；阴影部分：紫色为保守结构域，粉色为棉花BFT1、BFT2蛋白突变位点，绿色代表棉花BFT蛋白保守位点，蓝色代表FT/TFL1亚家族特异保守位点Differentcolorboxesrepresentdifferentconservativemotifs;shadowpart:purpleistheconserveddomain,pinkisthecottonBFT1andBFT2proteinmutationsite,greenrepresentsthecottonBFTproteinconservedsite,andbluerepresentsthespecificconservedsiteofFT/TFL1subfamily.图2-3棉花与其它植物BFT蛋白的氨基酸序列比对Fig.2-3AminoacidsequencealignmentofBFTproteinsamongcottonandotherplantspecies2.2.4棉花BFT基因的表达特征基于陆地棉(TM-1)和海岛棉转录组数据(Huetal.,2019)，分析BFT同源基因在陆地棉和海岛棉的根、茎、叶、花等组织及不同发育时期胚珠和纤维中的表达特征。结果显示，陆地棉GhBFT1-A基因在TM-1的茎、花药和苞片中表达量相对较高；GhBFT1-D在胚珠和纤维发育早期高表达，且在叶、花瓣、雌蕊、萼片、花丝及花托中表达量较高；GhBFT2-A在胚珠发育早期时期表达量较高；GhBFT2-D在根、叶、花托和萼片中表达相对较高。综合来看，在陆地棉4个GhBFT基因中，GhBFT1-D在各组织中表达量相对较高(图2-4)，猜测其可能在基因功能中起主导作用。同样，海岛棉BFT基因表达特征也呈现出相似的现象，4个GbBFT同源基因中，GbBFT1-D表达量相对较高，且也在胚珠、纤维、叶和花中高表达(图2-5)。海岛棉和陆地棉中4个BFT基因在转录水平的表达差异，有可能与棉花发生全基因组复制事件后，基因间出现有偏性的基因表达特征有
【参考文献】：
期刊论文
[1]棉花bZIP转录因子FD基因的发掘和GhFD基因的组织表达分析[J]. 张彦楠,于秀立,吕新华,刘慧,黄先忠. 分子植物育种. 2016(09)
[2]TRV病毒介导的基因沉默体系在新疆陆地棉和亚洲棉中的建立[J]. 刘慧,于秀立,黄先忠. 棉花学报. 2016(05)
[3]Molecular cloning and functional analysis of the FLOWERING LOCUS T（FT） homolog Gh FT1 from Gossypium hirsutum[J]. Danli Guo,Chao Li,Rui Dong,Xiaobo Li,Xiangwen Xiao,Xianzhong Huang. Journal of Integrative Plant Biology. 2015(06)
[4]亚洲棉和雷蒙德氏棉PEBP家族基因的鉴定及该家族基因在陆地棉组织中表达分析[J]. 李超,张彦楠,刘焕龙,黄先忠. 作物学报. 2015(03)
[5]棉花GhFTL1基因的克隆及初步功能分析[J]. 东锐,院海英,顾超,郑银英,黄先忠,崔百明. 棉花学报. 2011(06)
本文编号：3466610
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