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茄子与绒毛状烟草microRNAs的生物信息学分析及验证

作　者: 张磊
导　师: 孙玉合
学　校: 中国农业科学院
专　业: 作物遗传育种
关键词: 茄子 绒毛状烟草 microRNA 靶基因 生物信息学 实验验证
分类号: S572
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


microRNAs（miRNAs）是一类在真核生物和DNA病毒中发现的长为21-24nt、非编码、内源性的单链小分子RNA，在基因表达中通过对靶mRNA的翻译抑制或降解，发挥转录后水平的负调控作用。作为基因表达调控分子，miRNAs参与植物的根、茎、叶和花等器官的形态建成；此外，miRNAs在信号转导、应对生物和非生物胁迫中发挥着重要作用。本研究利用已知植物的miRNAs和前体的二级结构特征，在茄子EST序列和绒毛状烟草基因组中进行miRNA的同源预测，从miRNA序列特征、miRNA的家族多样性、miRNA基因簇、正义/反义miRNAs以及靶基因的功能等方面进行分析，并通过RT-PCR和5′RACE验证部分miRNAs和靶基因，为其它物种特别是茄科植物miRNAs的研究奠定基础，以期揭示烟草生长发育的调控机理，为烟草的抗性育种提供理论依据。本论文主要包括以下三个方面的内容：（1）在茄子EST序列中预测到12个家族的16条miRNAs，其中包括3个miRNA家族的正义/反义miRNAs，而miR390和miR399家族的正义/反义miRNAs属于第一次发现。利用psRNATarget软件预测到15条茄子miRNAs的70个靶基因，研究表明这些靶基因主要编码与茄子生长发育、新陈代谢以及胁迫响应等过程相关的蛋白。（2）在绒毛状烟草基因组框架图中预测到37个家族的206条miRNAs和152条miRNAs的234条靶基因，发现了3个miRNA家族（miR169、miR156/157以及miR1043）的8个基因簇，4个miRNA家族（miR169、miR172、miR396以及miR399）的12对正义/反义miRNAs。通过对靶基因的功能分析，大多数靶基因为转录因子、代谢酶类以及与信号转导和应对胁迫有关的蛋白，表明miRNAs参与绒毛状烟草的各种生理生化过程，在器官的形态建成、信号转导以及胁迫响应等过程中起着重要的调控作用。（3）利用RT-PCR技术对预测到的125条高度保守的绒毛状烟草miRNAs进行表达模式分析：只有miR3193没有得到验证，而其它miRNAs在不同组织中的表达有很大的差异，部分miRNAs的表达具有组织特异性和时间特异性。随机选取14个miRNA家族的20条靶基因进行5′RACE验证，结果只有10个miRNA家族的15条靶基因（75%）得到验证，表明靶基因的预测结果具有较高的可靠性。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-12
第一章 引言  12-25
  1.1 烟草及烟草基因组计划概述  12-13
    1.1.1 烟草种的起源和分类  12
    1.1.2 烟草基因组计划概述  12-13
  1.2 植物 miRNAs 研究进展概述  13-23
    1.2.1 植物中的 miRNAs  13-14
    1.2.2 植物 miRNAs 的生物合成与作用机制  14-16
    1.2.3 miRNAs 在植物中的功能  16-18
    1.2.4 植物 miRNAs 的起源和进化  18-21
    1.2.5 发现植物 miRNAs 的方法  21-23
    1.2.6 植物 miRNA 靶基因的研究  23
  1.3 本研究的目的、意义与内容  23-25
    1.3.1 研究的目的和意义  23-24
    1.3.2 研究的主要内容  24-25
第二章 茄子 microRNAs 与其靶基因的生物信息学预测  25-34
  2.1 材料与方法  25-27
    2.1.1 已知的 miRNAs 序列  25
    2.1.2 茄子 EST 序列  25
    2.1.3 茄子 miRNAs 的生物信息学预测  25-26
    2.1.4 茄子 miRNA 靶基因的预测  26-27
  2.2 结果与分析  27-32
    2.2.1 茄子 miRNAs  27
    2.2.2 茄子 miRNAs 的特性分析  27-30
    2.2.3 茄子中的反义 miRNAs  30-31
    2.2.4 茄子 miRNA 靶基因预测及主要功能分析  31-32
  2.3 讨论  32-34
第三章 绒毛状烟草 microRNAs 及其靶基因分析  34-43
  3.1 材料与方法  34-35
    3.1.1 数据来源  34
    3.1.2 绒毛状烟草 miRNAs 的预测  34
    3.1.3 绒毛状烟草 miRNAs 的特性分析  34-35
    3.1.4 绒毛状烟草 miRNA 靶基因的预测  35
    3.1.5 绒毛状烟草 miRNA 靶基因的功能分析  35
  3.2 结果与分析  35-41
    3.2.1 绒毛状烟草 miRNAs  35-37
    3.2.2 绒毛状烟草 miRNA 家族的多样性  37-38
    3.2.3 绒毛状烟草 miRNA 基因簇和正义/反义 miRNA  38-40
    3.2.4 绒毛状烟草 miRNA 靶基因的预测  40
    3.2.5 绒毛状烟草 miRNA 靶基因的 GO 分析  40-41
  3.3 讨论  41-43
第四章 绒毛状烟草 miRNAs 及其靶基因的实验验证  43-60
  4.1 材料和试剂  43
    4.1.1 材料  43
    4.1.2 药品和试剂  43
  4.2 方法和步骤  43-54
    4.2.1 绒毛状烟草 miRNAs 表达模式的 RT-PCR 检测  43-49
    4.2.2 绒毛状烟草 miRNA 靶基因的实验验证  49-54
  4.3 结果与分析  54-58
    4.3.1 绒毛状烟草 miRNAs 的表达分析  54-55
    4.3.2 绒毛状烟草 miRNA 靶基因的验证及分析  55-58
  4.4 讨论  58-60
第五章 结论与展望  60-62
  5.1 结论  60
  5.2 创新点  60-61
  5.3 工作展望  61-62
参考文献  62-72
致谢  72-73
作者简介  73

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 经济作物 > 烟草（菸草）
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