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小麦成熟胚脱分化过程中WRKY、bZIP家族转录因子及其靶基因的表达谱分析

作　者: 崔琰
导　师: 陈新建
学　校: 河南农业大学
专　业: 作物生理学
关键词: 小麦成熟胚脱分化基因芯片差异表达转录因子及其靶基因
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

转录因子对基因的表达调控起着重要的作用。愈伤组织的再生能力取决于脱分化的过程。为研究小麦成熟胚脱分化的分子机理,本研究以豫麦18为材料,利用Affymetrix wheat GeneChip?基因芯片技术在转录水平上研究了转录因子及其靶基因在小麦成熟胚脱分化中的表达变化。2,4-D处理离体小麦成熟胚0、2、6、12、24和72h后提取RNA,做芯片杂交。以0 h的基因表达信号值为对照,检测脱分化过程中基因的差异表达。结果表明,在含有61127个探针组,代表了55085个基因的小麦基因组表达谱上,发生有意义表达变化的基因共约有15000个。在这些有意义变化的基因中着重对有意义变化的转录因子及其靶基因作了深入分析。共检测到42类转录因子家族,初步确认有425个相关基因在脱分化过程中发挥作用。对这42类转录因子家族中的2类转录因子家族及其靶基因又做了进一步的分析。结果如下:(1) WRKY家族转录因子及其靶基因本文研究了7个WRKY家族转录因子及它们调控的28个下游基因。根据它们在芯片上的总体表达情况可知,WRKY27在脱分化过程中表达变化可能影响其下游基因DFL-1的表达从而影响脱分化过程前期的激素信号转导;WRKY33基因及其下游基因可能在脱分化初期的信号传导中有重要作用;WRKY2、WRKY3和WRKY18及其共同的下游PR1基因的表达情况表明水杨酸代谢可能参与了小麦成熟胚脱分化过程。(2) bZIP家族转录因子及其靶基因bZIP蛋白与种子贮藏基因表达、光形态发生及器官建成的控制相关,植物bZIP蛋白还参与了植物对脱落酸、光、厌氧生活及发育信号的反应。本文研究了7个bZIP家族转录因子及它们调控的32个靶基因。在这些数据中,我们发现这一家族的7个转录因子大都表现为下调趋势。在bZIP靶基因中,有6个基因表达上调(2～10倍),11个基因表达下调(1～20),3个基因在不同时点中有上调的下调,12个基因在成熟胚脱分化过程中表达差异不明显。bZIP家族转录因子基因下调表达趋势,表明其控制的靶蛋白在脱分化过程中可能起负调控作用。为了验证基因芯片结果的可靠性,对基因WRKY2、CA744619、BJ290016和BQ170258做了半定量RT-PCR分析,结果表明:它们的表达变化与基因芯片结果基本一致。

全文目录

致谢  4-8
摘要  8-9
1 文献综述  9-21
  1.1 植物细胞脱分化的研究进展  9-12
    1.1.1 植物细胞全能性与细胞脱分化  9-10
    1.1.2 植物细胞脱分化过程中细胞结构的变化  10-11
    1.1.3 细胞脱分化的调控机理  11-12
    1.1.4 脱分化研究存在问题  12
  1.2 小麦胚脱分化的研究进展  12-14
    1.2.1 小麦胚脱分化研究的意义  12-13
    1.2.2 小麦愈伤组织培养研究  13-14
  1.3 植物转录因子研究进展  14-17
    1.3.1 植物转录因子的基本概念  14-15
    1.3.2 WRKY 家族转录因子研究进展  15-16
    1.3.3 bZIP 家族转录因子研究进展  16-17
  1.4 基因芯片技术  17-21
    1.4.1 基因芯片技术概述  17
    1.4.2 基因芯片的分类  17-18
    1.4.3 基因芯片系统构成  18-19
    1.4.4 基因芯片技术的应用  19-21
2 引言  21-22
3 材料与方法  22-32
  3.1 材料  22-23
    3.1.1 试验材料  22
    3.1.2 实验主要仪器  22
    3.1.3 实验主要试剂  22-23
  3.2 实验方法  23-32
    3.2.1 材料处理  23
    3.2.2 Affymetrix 表达谱芯片实验操作  23-30
    3.2.3 RT-PCR 扩增及琼脂糖凝胶电泳检测  30-32
      3.2.3.1 所用试剂  30
      3.2.3.2 引物设计  30
      3.2.3.3 实验方法  30-31
      3.2.3.4 实验步骤  31-32
4 结果与分析  32-39
  4.1 WRKY、bZIP 家族转录因子及其下游基因在脱分化过程中的整体表达  32-33
  4.2 WRKY、bZIP 家族转录因子基因在脱分化过程中的表达变化  33-35
  4.3 WRKY 家族转录因子基因及它们的下游基因在脱分化过程中的表达变化  35-37
  4.4 RT-PCR 检测基因在脱分化过程中的表达变化  37-39
5 结论与讨论  39-43
  5.1 转录因子在脱分化过程中表达变化的差异性分析  39
  5.2 WRKY 家族转录因子及其靶基因与小麦成熟胚脱分化过程中的作用  39-41
    5.2.1 WRKY2、WRKY3 和WRKY18 及其靶基因可能参与了脱分化过程中水杨酸抗逆代谢途径  39
    5.2.2 WRKY6 及其靶基因可能导致脱分化过程中细胞抗胁迫能力的降低  39-40
    5.2.3 WRKY27 及其靶基因可能参与了脱分化过程中对激素响应的信号转导  40
    5.2.4 WRKY33 和MPK4 可能参与了脱分化初期的信号转导  40
    5.2.5 WRKY53 及其靶基因可能为脱分化末期细胞分裂提供了能量  40-41
  5.3 bZIP 家族转录因子及其靶基因与小麦成熟胚脱分化过程中的作用  41-43
    5.3.1 EmBP-1 及其靶基因可能抑制了脱分化过程的进行  41
    5.3.2 HBP-1 及其下游基因可能在染色体组蛋白修饰中起作用  41
    5.3.3 bZIP 转录因子及其靶基因可能促进了脱分化过程中的氧修复过程  41-43
参考文献  43-50
ABSTRACT  50-51

小麦成熟胚脱分化过程中WRKY、bZIP家族转录因子及其靶基因的表达谱分析

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