毛果杨全基因组IQD基因的鉴定及表达分析
目录
摘要 ................................................................................ III Abstract ............................................................................... IV 1 文献综述 . (1)
1.1 毛果杨简介 (1)
1.2钙调素及其结合蛋白的相关研究进展 (1)
1.2.1 Ca2+传感器及其类型 (1)
1.2.2 钙调素基序的种类及特点 (2)
1.2.3 钙调素结合蛋白相关研究 (3)
1.3 IQD基因家族的研究进展 (4)
1.4 生物信息学在毛果杨IQD基因家族研究中的应用 (4)
2 引言 (6)
3 材料与方法 (7)
3.1 相关材料 (7)
3.1.1 植物材料及培养条件 (7)
3.1.2 主要仪器设备 (7)
3.1.3 相关实验试剂 (7)
3.2 研究方法 (8)
3.2.1 毛果杨IQD类型基因的鉴定及命名 (8)
3.2.2 毛果杨IQD基因结构域系统进化树的构建 (8)
3.2.3 毛果杨IQD基因的结构分析 (8)
3.2.4 毛果杨IQD基因保守基序的分析 (9)
3.2.5 毛果杨IQD基因染色体定位及基因复制 (9)
3.2.6 复制时间的计算及选择压力的分析 (9)
3.2.7 毛果杨IQD基因的表达谱聚类分析 (9)
3.2.8 毛果杨IQD第III亚家族基因诱导表达模式的分析 (10)
4 结果与分析 (12)
4.1 毛果杨IQD基因的鉴定及命名 (12)
4.2 毛果杨IQD基因系统进化树的构建分析 (16)
4.3 毛果杨IQD基因的结构分析 (17)
4.4 毛果杨及其他物种间IQD类型基因进化树的构建及比较分析 (17)
4.5 毛果杨IQD基因保守基序的分析 (19)
4.6 毛果杨IQD基因染色体物理位置定位及基因复制 (20)
4.7 复制时间的计算及选择压力的分析 (22)
4.8 毛果杨IQD基因的电子表达谱分析 (23)
4.8.1 基于EST 的表达分析 (23)
4.8.2 毛果杨IQD基因在不同组织中的表达谱分析 (25)
4.8.3 毛果杨IQD基因在干旱诱导条件下的表达谱分析 (26)
4.9 毛果杨第III亚家族IQD基因诱导表达模式的分析 (28)
4.9.1毛果杨叶片总RNA的提取、检测及反转录 (28)
4.9.2 诱导表达模式分析 (28)
5 讨论 (30)
6 结论 (33)
参考文献 (34)
致谢 (41)
作者简介 (45)
读研期间发表的论文 (45)
1 文献综述
1.1 毛果杨简介
毛果杨，一般指杨柳科(Salicaceae)杨属（Populus）植物，为高大落叶的乔木，适应性很强，在世界范围内的分布比较广范。其属下通常分五个派：白杨派(Sect.Populu s)、大叶杨派(Sect.Leucoides)、青杨派(Sect.Tacamahaca)、黑杨派(Sect.Aigeiros)以及胡杨派(Sect.Turanga)这五大派[1]。在中国，约有杨属植物60余种，其主要分布在我国的华中地区、西南各省以及北方等地区[2]。毛果杨的生长速率较快、产量高，已经被广泛的用来作为短期轮伐的造林树种，而且在解决木材短缺以及治理生态环境等方面都占有非常重要的地位。
毛果杨（Populus trichocarpa），作为杨属植物的代表，它是第1个展开全基因序列测定的树种，而且是第3个展开测序的植物[3]。它基因组（480Mb）比较小，只与水稻的基因组大小相当，此外，毛果杨还具备良好的实验学特性，很容易进行物种间的杂交以及无性繁殖[4, 5]。毛果杨已被作为林业研究中的模式植物[6]。伴随着毛果杨组培技术以及遗传转化等技术的日渐完善，在抗虫性、抗病性以及抗逆境胁迫等育种方面的改良效果比较显著[7]。另外，由于杨属的植物具有非常丰富的遗传多样性[8]，所以是林木遗传研究中不可多得的好材料。鼓励积极发展毛果杨产业，无论是在丰富我国的森林资源方面，还是在改善我国目前的生态环境现状，优化农村的产业结构以及提高农民林业收入等方面都有着非常重大的意义。
1.2钙调素及其结合蛋白的相关研究进展
1.2.1 Ca2+传感器及其类型
胞内Ca2+作为第二信使在调节植物体众多的发育进程以及应对多种多样的生物与非生物刺激等方面发挥着重要作用[9-11]。Ca2+信号被特殊的Ca2+传感器所感知和解码，随之被转化成一系列的下游效应，包括目标蛋白质的磷酸化等[12, 13]。研究已经证实，在高等植物中存在着四种Ca2+传感器，分别是：钙调素（calmodulins，CaM），钙调素相似蛋白(CaM-like proteins，CaML)，钙调磷酸酶相似蛋白(calcineurin B-like proteins，CBL)，钙依赖蛋白激酶(calcium-dependent protein kinases，CDPK)[12-17]。它们的共同特征是都含有一些已知的螺旋折叠基序（EF手结构）以供Ca2+绑定所用。
其中，CaM是研究最透彻的原生型Ca2+传感器之一，它是真核生物体内一类高度保守的酸性小型蛋白质，含有四个EF手结构[18-20]。CaM具有普遍表达的特性，但自身却没有酶活性[21]。然而，当绑定到Ca2+以后，它可以激活一系列参与不同细胞进程的目标蛋白，其中包括各种参与生理反应和发育进程的相关蛋白[17, 19, 22]。也就是