高粱MAPK基因家族的识别与分析

论文摘要

NaCl胁迫、Na2CO3胁迫、冷胁迫和干旱胁迫是非常重要的植物非生物胁迫。促有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPKs)和促有丝分裂原活化蛋白激酶激酶(MAPKKs)是编码丝氨酸/苏氨酸特异的蛋白激酶,在植物生长发育、细胞周期调控和各种逆境胁迫信号转导过程中发挥重要的作用。高粱是一种重要的耐盐碱、耐干旱作物。随着高粱基因组测序的完成,人们可以在全基因组水平上进行NaCl胁迫、Na2CO3胁迫、冷胁迫和干旱胁迫下高粱MAPKs基因和MAPKKs基因表达模式的研究,从而探索高粱MAPKs基因和MAPKKs基因是如何参与胁迫条件下信号传导的。结果表明,16个MAPKs基因从高粱基因组中被鉴定出来,命名为SbMPKn、同时,12个MAPKKs基因从高粱基因组中被鉴定出来,命名为SbMKKn。这些高粱MAPKs基因和MAPKKs基因在NaCl胁迫、Na2CO3胁迫、冷胁迫和干旱胁迫下的表达模式明显不同。在NaCl胁迫下,所有高粱MAPKs基因在24h内表达持续上调,SbMPK13的表达量在12h时达到最大值。然而,高粱MAPKKs基因只有SbMKKl, SbMKK3和SbMKK8表达上调,SbMKK8的表达量在12h时达到最大值。在Na2CO3胁迫下,SbMPK3, SbMPK10, SbMPK13, SbMKK1, SbMKK3和SbMKK8表达上调,这意味着这六个基因可能与高粱碱性盐胁迫应答反应有关。在冷胁迫下,SbMPK10、SbMPK13和SbMKK8表达上调,这意味着这三个基因可能与高粱冷胁迫应答反应有关。在干旱胁迫下,SbMPK13、SbMKK5和SbMKK8表达上调,这意味着这三个基因可能与高粱干旱胁迫应答反应有关。系统发育分析表明SbMPK13属于C组MAPKs基因,并且与水稻中受脱落酸(ABA)和盐胁迫诱导表达的OsMAPK2亲缘关系较近,这进一步证实了SbMPK13可能是参与高粱盐胁迫应答的调控基因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 土壤盐碱化、干旱和冷胁迫的危害
• 1.2 MAPK级联途径与MAPKs和MAPKKs基因家族
• 1.2.1 MAPK级联途径与MAPKs和MAPKKs基因家族简介
• 1.2.2 植物MAPKs和MAPKKs基因家族的研究进展
• 1.3 高粱（Sorghum bicolor）
• 1.3.1 高粱及其耐盐碱,耐旱特性
• 1.3.2 高粱基因组测序及其科学意义
• 1.4 计算生物学
• 1.4.1 计算生物学简介
• 1.4.2 隐马尔科夫模型及其在基因识别领域的应用
• 1.5 荧光定量PCR原理及其应用
• 1.6 本研究的目的和意义
• 第2章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 菌种
• 2.1.3 分子生物学试剂和生化试剂
• 2.1.4 培养基的配置
• 2.1.5 主要仪器设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 基因的计算识别
• 2.2.2 基因的亚细胞定位预测和系统发育分析
• 2.2.3 胁迫模型的构建
• 2.2.4 基因的表达分析
• 2.2.5 基因的克隆
• 第3章 结果
• 3.1 基因的计算识别
• 3.1.1 MAPKs和MAPKKs基因识别程序的实现
• 3.1.2 基因序列的获得与分析
• 3.2 基因的亚细胞定位预测和系统发育分析
• 3.3 四种非生物胁迫下基因实时相对表达量的测定与分析
• 3.3.1 引物设计正确性的实验验证
• 3.3.2 高粱MAPKs基因实时相对表达量的测定与分析
• 3.3.3 高粱MAPKKs基因实时相对表达量的测定与分析
• 3.4 高粱MAPKs基因的克隆
• 第4章 讨论
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢