發(fā)布時間：2020-06-16 21:46

【摘要】：玉米是最重要的糧食作物之一,胚乳的發(fā)育對玉米產(chǎn)量有很大影響。胚乳細胞的內(nèi)復(fù)制活動對細胞分化、籽粒建成以及環(huán)境脅迫響應(yīng)具有重要意義,是影響籽粒發(fā)育的關(guān)鍵動力。前人研究結(jié)果表明SIAMESE-Related(SMR)基因是目前僅存在于植物之中的一類內(nèi)復(fù)制調(diào)控因子,調(diào)控細胞由有絲分裂向內(nèi)復(fù)制轉(zhuǎn)換的過程,為探究玉米SMR(ZmSMR)基因家族的結(jié)構(gòu)、進化等基本信息以及該家族在玉米內(nèi)復(fù)制過程中的生物學(xué)功能,本文通過關(guān)鍵詞搜索、序列比對和進化分析等常用生物信息學(xué)手段確定了玉米SMR基因家族成員并進行分析,并通過RT-qPCR技術(shù)對其在玉米中的組織表達特異性和在不同非生物脅迫下的表達模式進行了檢測,并最終對其中的兩個家族成員ZmSMR3和ZmSMR12進行了功能驗證。主要結(jié)果如下:1、本文推定的12個ZmSMR蛋白序列中有已報道內(nèi)復(fù)制相關(guān)的Motif,有調(diào)節(jié)植物內(nèi)復(fù)制的功能。在種子胚乳發(fā)育的授粉后5-10天(DAP)和20-25 DAP期間該基因家族均有較高的表達水平,可能參與調(diào)控了此階段的籽粒灌漿。15 DAP時ZmSMR基因家族成員可能通過低水平的表達量來減弱了對此時S期CDKA活性的抑制,進而調(diào)節(jié)了玉米胚乳細胞的倍性維持在較高的水平。此外,ZmSMR基因家族在玉米的根、節(jié)間、節(jié)和葉片中的表達特征呈現(xiàn)為多樣性,但所有成員在雌穗和雄花中都有較高表達量,參與調(diào)節(jié)玉米生殖器官的生長發(fā)育。2、ZmSMR基因家族的成員對多種非生物脅迫的響應(yīng)呈現(xiàn)多樣性,且至少響應(yīng)一種脅迫。ZmSMR11的轉(zhuǎn)錄水平除低溫脅迫外,在其它脅迫條件下均比適宜條件下生長的對照高。ZmSMR10幾乎在所有脅迫處理時基因表達量低于對照,只有在20%PEG脅迫24 h時有較為明顯的上調(diào),在提高玉米對非生物脅迫的耐受性貢獻較少。ZmSMR1、ZmSMR2、ZmSMR8、ZmSMR9和ZmSMR11可能有助于提高玉米在高溫環(huán)境的適應(yīng)能力,從而助于玉米產(chǎn)量的提高。ZmSMR2還可以被鹽脅迫和低溫脅迫誘導(dǎo)表達,提高玉米對鹽和低溫脅迫的耐受性,而ZmSMR1和ZmSMR5可能在增強對鹽和干旱脅迫的耐受性方面發(fā)揮重要作用。ZmSMR9和ZmSMR12都是在受到100 umol/L ABA和200mmol/L NaCl脅迫時基因表達上調(diào),可以提高玉米對這兩種非生物脅迫的耐受性。另外ZmSMRs是否響應(yīng)非生物脅迫與是否含有對應(yīng)的啟動子元件有關(guān)。3、過表達ZmSMRs基因可提高擬南芥在8μmol/L ABA條件下的萌發(fā)率;過表達ZmSMR3可提高擬南芥在ABA條件下根生長的適應(yīng)能力,而ZmSMR12過表達純合體對ABA脅迫表現(xiàn)為敏感。另外過表達ZmSMRs影響擬南芥的營養(yǎng)生長和生殖生長,ZmSMR3和ZmSMR12過表達純合體較野生型擬南芥株型變小、蓮座葉數(shù)目減少、收獲種子的長度和寬度均有極顯著提高。過表達ZmSMR3和ZmSMR12也可極顯著的提高擬南芥葉片的內(nèi)復(fù)制水平,說明確實參與調(diào)控內(nèi)復(fù)制進程。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S513
【圖文】：

間、空間以及細胞特異性需要啟動子區(qū)域中順式 個 ZmSMR 基因的上游 1.5kb 的序列提交到 Plantberry 中 RegSite 植物調(diào)控元件數(shù)據(jù)庫，鑒定到了迫相關(guān)的順式作用元件。圖 2-1 顯示 E2Fa / b 元9 和 ZmSMR11 的啟動子區(qū)域內(nèi)。在 8 個 ZmSMR錄水平順式作用元件(5'UTR Py-rich stretch)（表對基因的上調(diào)起重要作用。除 ZmSMR9 外，所有式作用調(diào)節(jié)元件（Skn-1_motif），從而表明 ZmS外，除了 ZmSMR1、ZmSMR7 和 ZmSMR10 外，其 19 個 MBS，該順勢作用元件參與調(diào)控鹽或者干元件（LTR）分別在四個基因中被發(fā)現(xiàn)，但只有 Z有（表 2-5）。響應(yīng) ABA 的作用元件 ABRE 和 C檢測到，表明這些基因可能參與對 ABA 應(yīng)激的內(nèi)復(fù)制的轉(zhuǎn)錄控制以響應(yīng)和抵御外界環(huán)境變化

圖 2-2 12 個 ZmSMR 基因的染色體分布及多個物種中相同和不同基因組間共線性 SMR 基因分析Fig.2-2 Chromosomal distribution of 12 ZmSMR genes and distribution of genome syntenic andintergenomic synteny SMR gene pairs in multiple species（a）染色體編號標注在每條染色體的頂部。每個基因在染色體上的位置值標記在染色體的右側(cè)，單位為 mb。（b）分析的物種有玉米、水稻、高粱、二穗短柄草、狗尾草、毛果楊和大豆。它們的染色體由 Zmchr，Bdchr，Oschr，Sbchr，Sichr，Ptchr 和 Gmchr 代表。染色體大小的比例線也在圖中被標出。(a)The chromosome number is indicated on the top of each chromosome. The value of the position ofeach gene on the chromosome is labeled on the right side of the chromosome bar, with unit of mb. (b)Analyzed specieshave maize, Brachypodium distachyon, Oryza sativa, Sorghum bicolor, Setaria italica,Populus trichocarpa and Glycine max. Their chromosomes are identified by Zmchr, Bdchr, Oschr, Sbchr,Sichr, Ptchr and Gmchr. The scale line of the chromosome size is also identified in the figure.

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4 孫政才;陳國平;;甜玉米與普通玉米生長發(fā)育特性的比較研究 Ⅰ.苗期生長的比較研究[J];北京農(nóng)業(yè)科學(xué);1988年06期

5 D.H.Schmidt;W.F.Tracy;鞏振輝;;甜玉米胚乳類型近交遺傳背景及吸漲過程中種子電解質(zhì)的滲出量[J];國外農(nóng)學(xué)-雜糧作物;1988年05期

6 ;《國外農(nóng)學(xué)——雜糧作物》1988年1～5期總目錄[J];國外農(nóng)學(xué)-雜糧作物;1988年06期

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8 劉逢和;;玉米聯(lián)產(chǎn)加工主機設(shè)備與技術(shù)[J];糧食與油脂;1989年04期

9 D.J.Evans;L.Schüssle;劉銘三;;高粱淀粉胚乳低溶蛋白質(zhì)的離析[J];國外農(nóng)學(xué)-雜糧作物;1989年01期

10 邢棟;;玉米脫胚加工與夏季儲藏[J];河南科技;1989年07期

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3 夏啟中;張獻龍;聶以春;吳家和;孫玉強;;撤除生長素可誘導(dǎo)棉花胚性愈傷懸浮細胞發(fā)生程序性死亡[A];湖北省遺傳學(xué)會第七次代表大會暨學(xué)術(shù)討論會論文摘要集[C];2004年

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本文編號：2716628