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禾本科叶绿体基因组密码子使用模式及紫茎泽兰叶绿体RNA编辑分析

作　者: 张月荣
导　师: 宋卫宁
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 植物资源学
关键词: 禾本科 叶绿体 密码子偏性 紫茎泽兰 RNA编辑
分类号: Q943
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


密码子偏性通常受到选择和突变等的影响被认为是物种间发生分离,进而产生新物种的重要原因之一。本实验探究了23种禾本科叶绿体基因组的密码子使用模式。综合运用多种软件进行分析。中性绘图分析表明在所研究基因组中GC12和GC3之间无显著相关性,密码子使用模式有偏倚NNA和NNT的趋势。通过ENC绘图发现,大部的散点是沿标准曲线分布,然而也存在一些散点因ENC值较小而分布于标准曲线下方,由此说明偏性突变在禾本科叶绿体基因组密码子使用模式中有重要作用。PR2绘图分析表明在所研究的基因组中T使用的频率明显高于A。对同义密码子进行一致性分析发现第一轴线对密码子使用变异性仅有较小贡献率,此外,就基因长度和基因表达水平与密码子偏性之间相关关系研究表明,此两者也在密码子偏性形成过程中有一定影响。这些发现揭示了除去自然选择之外,在禾本科叶绿体基因组密码子偏性形成过程中存在其他因素施以影响。本研究还鉴定了此23个基因组的最优密码子。这些最优密码子的使用频率与基因表达水平相关,所以可以作为未知表达水平基因(或开放阅读框架的ORF)的有用的指标。在设计简并性引物和分子水平上研究物种进化机制等方面有重要的意义。RNA编辑是陆生植物叶绿体转录后基因表达调控的一种重要方式。本文对紫茎泽兰叶绿体80个蛋白编码基因的RNA编辑位点进行了预测和分析,共预测到分布于19个基因的42个编辑位点,所有位点均为C到U的转换,其中8个RNA编辑位点发生在密码子的第一位,其余的34个发生在密码子的第二位,密码子第三位没有发生RNA编辑。进一步利用RT-PCR结合测序,对其中4个基因的编辑位点进行了验证,鉴定出10个位点为真实发生的编辑位点,最后利用生物信息学方法分析了这10个位点编辑现象对蛋白质跨膜结构域和二级结构的影响,发现ndhB-467的编辑会引起蛋白质跨膜结构的增加,ndhB-149的编辑会引起蛋白质二级结构的改变,但编辑位点改变是如何影响基因功能的,还需要进一步的研究。总之,在叶绿体RNA编辑方面我们需要更深入的研究,将有助于对叶绿体RNA编辑及生物体的一些调节机制的探究。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 文献综述与立题依据  10-21
  1.1 密码子使用的偏性研究  10-18
    1.1.1 密码子使用偏性的分子进化理论  11
    1.1.2 密码子使用偏性的生物学基础  11-15
    1.1.3 衡量密码子使用偏性的常用指标  15-16
    1.1.4 研究密码子使用模式的意义  16-17
    1.1.5 研究进展  17
    1.1.6 研究的目的意义  17-18
  1.2 紫茎泽兰叶绿体基因RNA编辑研究  18-21
    1.2.1 紫茎泽兰叶绿体基因组研究  18-19
    1.2.2 植物叶绿体RNA编辑的研究  19-20
    1.2.3 研究背景和目的意义  20-21
第二章 禾本科叶绿体基因组密码子偏性研究  21-33
  2.1 材料与方法  21-24
    2.1.1 基因序列获得和筛选  21
    2.1.2 统计分析  21-24
  2.2 结果  24-31
    2.2.1 禾本科叶绿体密码子使用模式  24-28
    2.2.2 对应性分析  28-30
    2.2.3 影响密码子偏性的其他因素  30-31
  2.3 讨论与结论  31-32
    2.3.1 碱基组成分析  31-32
    2.3.2 密码子使用影响因素分析  32
  2.4 小结  32-33
第三章 紫茎泽兰叶绿体RNA编辑位点预测及其鉴定  33-41
  3.1 材料与方法  33-36
    3.1.1 实验材料  33
    3.1.2 紫茎泽兰总DNA的提取  33
    3.1.3 紫茎泽兰总RNA的提取  33-34
    3.1.4 总RNA中DNA的去除及cDNA的合成  34-35
    3.1.5 RNA编辑位点的预测  35
    3.1.6 RNA编辑位点的PCR验证  35-36
    3.1.7 编辑位点的生物信息学分析及顺式作用元件的分析  36
  3.2 结果与分析  36-40
    3.2.1 紫茎泽兰叶绿体基因RNA编辑位点的预测  36-38
    3.2.2 RNA编辑位点的PCR验证  38
    3.2.3 10个编辑位点的生物信息学分析  38-40
  3.3 讨论  40-41
第四章 结论  41-42
参考文献  42-46
附录  46-47
致谢  47-48
作者简介  48

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物细胞遗传学
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