星星草耐盐碱基因的分离及相关基因群的芯片分析

星星草耐盐碱基因的分离及相关基因群的芯片分析

论文摘要

星星草(Puccinellia tenuiflora)广泛分布于松嫩平原的盐碱地,是一种耐盐碱能力很强的多年生禾本科植物。本试验的目的是通过抑制消减杂交技术结合cDNA微阵列技术分离盐碱诱导基因及与耐盐碱相关基因群。试验材料采用2004年5月份返碱期在黑龙江省青冈县天然盐碱地(pH9.5)草场采集的星星草作为盐碱胁迫材料(tester),同期日光温室培养土(pH5-6)条件下生长8周的星星草作为非盐碱胁迫材料(driver)。用上述两种材料制作成抑制消减文库。 本试验将抑制消减杂交第2次PCR的产物连接至pGEM-T载体中,随后转化到JM109感受态细胞,经蓝白斑筛选、培养后提取质粒DNA。应用测序试剂盒(Amersham)进行质粒DNA测序PCR反应,产物经纯化后在MegaBACE 500测序仪上测序。得出的序列经SeqClust2.1软件去除冗余,与NCBI数据库中序列进行比对得到部分基因的预测功能。 本试验共分离出2195条200bp以上的序列(平均长度391bp,最长片段1012bp)。通过去除冗余序列得到非重复序列1041条,经过SeqClust2.1软件拼接得到472条序列,这472条序列与GenBank数据具有同源性的有207条,占43.9%;没有显著同源性的有265条序列,占56.1%。在有同源性的序列中,功能已知的有103条,功能未知的104条。这些基因的功能包括活性氧清除、渗透调节、基因调控、离子转运等,并由此推测星星草耐盐碱过程可能与这些基因的表达及其代谢相关。 以“nest primer 1”和“nest primer 2R”为引物,通过PCR的方法将以上差库获得的1041个非重复插入基因片段从星星草SSH文库克隆中扩增出来用于制作芯片。添加8个酵母特有基因间核苷酸片段做外标。以上的核酸序列由北京博奥公司点制成芯片,每张芯片上的每个基因重复3次。在反转录过程中,分别用Cy3、Cy5荧光染料标记盐碱地和温室培养星星草的mRNA,按照3DNA Array900?试剂盒(Genisphere Inc.)的使用说明完成芯片杂交。用ScanArray 4000?芯片扫描仪扫描芯片,扫描时根据添加的外标调整Cy3与Cy5的信号强度,使信号均一化。扫描后通过SAM软件分析上述样品基因表达差异的显著性。设定域值△=0.427,我们得到185个显著上调的基因,其中与GenBank中助能已知序列有显著同源性的有42个,包含脱水素基因,过氧化氢酶,脱氢抗坏血酸酶,谷胱苷肽-S-转移酶,热激蛋白等已报道的与盐碱、干旱胁迫相关的基因:同时得到8个显著下调的基因,其中4个与GenBank中序列有显著同源性,但功能未知,另外4个与GenBank中序列没有显著同源性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 文献综述
  • 1.1.1 盐碱胁迫对植物的影响
  • 1.1.2 植物适应盐碱胁迫的生理机制
  • 1.2 星星草研究概况
  • 1.3 抑制消减杂交技术简介
  • 1.4 本课题的目的意义
  • 1.5 论文的技术路线
  • 2 用SSH技术分离星星草耐盐碱相关基因
  • 2.1 试验材料
  • 2.1.1 植物材料
  • 2.1.2 主要仪器与药品
  • 2.2 试验方法
  • 2.2.1 星星草总 RNA的提取
  • 2.2.2 nRNA的分离纯化
  • 2.2.3 SSH文库的构建
  • 2.2.4 SSH文库基因的克隆
  • 2.2.5 目的基因片段的测序
  • 2.2.6 应用Blastn程序搜索 GenBank中同源序列
  • 2.3 结果与分析
  • 2.3.1 总 RNA的质量检测
  • 2.3.2 mRNA的纯化
  • 2.3.3 Rsa I酶切
  • 2.3.4 第2次PCR扩增产物的纯化
  • 2.3.5 差减文库质量检测
  • 2.3.6 质粒的电泳检测
  • 2.3.7 测序结果
  • 2.3.8 文库 EST Blastn分析结果
  • 2.4 本章小结
  • 2.4.1 试验结果
  • 2.4.2 讨论
  • 3 用cDNA微阵列进一步筛选耐盐碱基因
  • 3.1 试验材料
  • 3.1.1 cDNA微阵列试验材料
  • 3.1.2 主要仅器与药品
  • 3.2 试验方法
  • 3.2.1 载体中插入基因片段的扩增
  • 3.2.2 芯片的制备
  • 3.2.3 芯片的杂交
  • 3.2.4 芯片扫描
  • 3.2.5 基因表达差异性分析
  • 3.3 结果与分析
  • 3.3.1 制作芯片的cDNA的电泳检测
  • 3.3.2 m RNA质量检测与浓度测定
  • 3.3.3 cDNA微阵列芯片杂交结果
  • 3.3.4 芯片数据分析结果
  • 3.4 本章小结
  • 3.4.1 试验结果
  • 3.4.2 讨论
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 独创性声明
  • 学位论文版权使用授权书
  • 相关论文文献

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