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文檔簡介
1、花粉管發(fā)育是開花植物有性生殖過程中非常重要的步驟。離體生長的花粉管,從花粉萌發(fā)到花粉管停止生長在24 h內(nèi)完成,花粉管發(fā)育的后期是一種植物器官的衰老過程,花粉管會停止生長并逐漸死亡?;ǚ酃芸梢杂糜谘芯恐参锏纳L、衰老和死亡機制。本研究利用我國栽培面積最大的梨品種,也是完成梨全基因組測序的品種‘碭山酥梨’為試材,檢測了梨花粉管發(fā)育過程中信號分子和細胞器的變化情況,結(jié)合表達譜技術(shù)等,從轉(zhuǎn)錄組水平上解析了梨花粉管發(fā)育過程中差異表達的基因。同時
2、,基于梨基因組數(shù)據(jù)和表達譜數(shù)據(jù),探討了液泡Ca2+通道和陽離子/質(zhì)子逆轉(zhuǎn)運蛋白家族基因信息,在整體上分析了液泡離子轉(zhuǎn)運體在花粉管發(fā)育過程中的作用特性,主要結(jié)論如下:
1.分析了花粉管發(fā)育后期(衰老過程)中胞內(nèi)信號分子和細胞器的變化特性,發(fā)現(xiàn)在花粉管衰老過程中花粉管胞內(nèi)鈣離子濃度和ROS水平顯著上升,胞內(nèi)囊泡轉(zhuǎn)運受到破壞?;ǚ酃苌L過程中液泡體積增大,數(shù)目減少。此外,部分衰老的花粉管液泡pH升高、液泡膜破壞、核DNA發(fā)生降解,最
3、終導(dǎo)致衰老花粉管的細胞程序性死亡(Programmed cell death; PCD)的發(fā)生。
2.利用RNA-seq技術(shù)對花粉管發(fā)育過程中四個階段樣本進行表達譜測序,并對測序結(jié)果進行分析。4個階段樣本分別是成熟的花粉(Mature pollen grains; MP)、水合的花粉(Hydration pollen grains; HP)、正常生長的花粉管(Growing pollen tubes; PT)和生長停止的花粉管
4、(Stopped-growth pollen tubes; SPT)。將測序所得的4個文庫中的數(shù)據(jù)比對到梨基因組后共獲得21,394個基因,GO功能分類為38個功能子類。MP-vs-HP,HP-vs-PT和PT-vs-SPT間差異表達基因(Differentially expressed genes;DEGs)的數(shù)目分別為305、502和2,208個。采用qRT-PCR方法對表達譜測序結(jié)果進行驗證,證明了數(shù)據(jù)的可靠性。同時還篩選出了多個
5、和花粉管發(fā)育相關(guān)的基因,這些基因的發(fā)現(xiàn)有助于闡明梨花粉管發(fā)育后期胞內(nèi)信號分子變化的分子機制。本研究為將來梨花粉管發(fā)育的研究提供了重要的數(shù)據(jù)參考,有助于闡明花粉管發(fā)育后期生長停止和死亡的發(fā)生機制。
3.從五種薔薇科物種中篩選獲得220個一價陽離子/質(zhì)子逆轉(zhuǎn)運蛋白(Cation/proton antiporter; CPA),其中梨(Pyrus bretschneideri、蘋果(Malusdomestica)、中國梅(Prunu
6、s mume)、草莓(Fragaria vesca)和桃(Prunus persica)中CPA基因的數(shù)目分別為53、61、34、35和37個。在總結(jié)梨CPA基因的基本性質(zhì)基礎(chǔ)上,分析了其系統(tǒng)發(fā)育、基因結(jié)構(gòu)、線性關(guān)系和基因表達等?;谵D(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)梨果實和花粉中表達的CPA基因數(shù)目分別為35和37個。進一步研究了梨CHX16基因的功能,證實了梨CHX16在花粉管生長和胞內(nèi)pH穩(wěn)態(tài)中的重要作用。
4.雙孔通道1(Two pore
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