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玉米胚乳发育两个时期相关microRNA研究

作　者: 胡小弦
导　师: 黄玉碧；刘汉梅
学　校: 四川农业大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 玉米胚乳 solexa测序 miRNA 靶基因差异分析
分类号: S513
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

玉米胚乳是营养物质积累和贮藏的场所,占籽粒重量的80%以上,前人对于胚乳发育的研究多从形态学、生理生化,及cDNA水平上进行分析；在胚乳发育过程中关键酶活性与淀粉产量及品质的变化关系,蛋白表达及物质合成规律等方面已取得不错进展。但是,玉米胚乳发育是个相当复杂的生理生化过程,涉及众多基因的时空表达和多个代谢途径的启动,目前对于胚乳发育过程中的分子机制的认识还十分有限。microRNA是对基因进行精细调控必不可少的手段,处于基因表达调控的中心位置,在玉米发育过程中发挥着重要作用,也越来于成为基因表达调控研究的热点,因此了解胚乳发育过程中microRNA表达变化及调控规律对于探究胚乳发育过程分子作用机制具有重要意义。虽然现在通过实验方法、计算机预测以及深度测序等途径在玉米中发现了大量microRNA,但还远没有达到饱和。以发育中的胚乳为研究对象,挖掘发育过程中起关键调控作用的microRNA,对这些microRNA进行功能分析,并以此来揭示胚乳发育过程分子调控机制的也鲜有报道。本研究为挖掘出于胚乳发育相关的microRNA,利用solexa测序技术,对玉米自交系08-641胚乳发育两个关键时期的小分子RNA文库做差异表达分析,并对已知的和新miRNA及其靶基因进行预测分析,结果如下：1.通过solexa技术对胚乳发育两个关键时期小分子RNA文库分别测序,共得到34154000条高质量reads,序列长度主要分布在21-24 nt之间,其中24nt的序列为主要类型。2.与玉米基因组数据库及Rfam进行比对,排除能完全匹配的序列,在两样品中共发现了31913304条小分子RNA,将其与玉米mirbase数据库进一步比对,筛选出124条保守miRNA和89条新miRNA。这124条保守miRNA分属于27个保守家族,最低折叠自由能都低于-20,约89%的成熟miRNA都以U开头,几乎在基因组各条染色体上都有分布。3.靶基因预测结果表明,这27个保守家族作用的靶基因可能作用于籽粒发育各个过程包括转录调控、物质能量代谢、电子传递、抗逆胁迫响应和信号转导、组成蛋白等。4.推测这新发现的89条miRNA主要作用于磷酸果糖激酶、甘油醛磷酸脱氢酶、F-box蛋白、TCP-domain蛋白、SBP-domain蛋白、SPL转录因子、锌／铁转运蛋白、细胞周期蛋白、纤维素合酶、核糖核蛋白复合体等与糖、脂、蛋白等代谢过程中相关的酶类和转录因子,进而影响胚乳发育过程。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 文献综述  9-21
  1.1 玉米籽粒胚乳发育研究进展  9-11
    1.1.1 胚乳发育过程中的物质积累  9
    1.1.2 玉米胚乳发育的分子机理研究进展  9-10
    1.1.3 玉米胚乳发育关键期差异表达基因的研究现状  10-11
  1.2 miRNA的发现及研究的兴起  11
  1.3 microRNA生物学特征  11-12
  1.4 植物microRNA的合成  12-13
  1.5 microRNA作用机制  13
  1.6 植物microRNA对植物生长发育的调控  13-15
    1.6.1 参与生长激素信号传导  14
    1.6.2 参与植物抗逆反应  14
    1.6.3 参与根、茎、叶、花的发育  14-15
    1.6.7 参与玉米胚乳发育  15
  1.7 植物microRNA的研究方法  15-20
    1.7.1 研究microRNA的实验技术方法  16-18
    1.7.2 研究microRNA的生物信息学方法  18-20
  1.9 立题依据与技术路线  20-21
    1.9.1 立题依据  20-21
    1.9.2 试验技术路线  21
2. 材料与方法  21-27
  2.1 供试材料  21
  2.2 主要试剂与耗材  21-23
    2.2.1 试剂盒  21-22
    2.2.2 主要试剂配制  22
    2.2.3 耗材与仪器  22
    2.2.4 使用的数据库和软件  22-23
  2.3 试验方法  23-27
    2.3.1 玉米籽粒中总RNA的提取  23
    2.3.2 solexa测序流程  23-24
    2.3.3 对测序结果进行分析  24-25
    2.3.4 生物信息学分析  25-27
    2.3.5 胚乳发育过程中其调控作用的microRNA  27
3 结果与分析  27-40
  3.1 solexa文库统计  27-29
    3.1.1 原始数据处理  27
    3.1.2 小分子RNA长度分布  27-28
    3.1.3 两样品间小RNA公共及特有序列分析  28-29
    3.1.4 小分子RNA在基因组上的分布特征  29
  3.2 已知microRNA分析  29-38
    3.2.1 已知microRNA前体序列分析  29-30
    3.2.2 片段长度及碱基偏好性分析  30
    3.2.3 已知microRNA的靶基因预测  30-38
    3.2.4 已知microRNA在两个样品间的表达差异  38
  3.3 新microRNA分析  38-40
    3.3.1 新microRNA及前体序列分析  38-39
    3.3.2 新microRNA靶基因预测分析  39-40
4 讨论  40-43
  4.1 solexa测序结果  40
  4.2 胚乳发育过程中已知miRNA表达差异  40-41
  4.3 胚乳发育过程中新发现的microRNA及其靶基因功能  41-43
  4.4 展望  43
5 结论  43-44
参考文献  44-50
附录  50-66
致谢  66

玉米胚乳发育两个时期相关microRNA研究

内容摘要

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