玉米籽粒中的轉(zhuǎn)錄因子研究.pdf

1、玉米(Zea mays L．)是世界上主要的糧食和飼料作物，也是植物分子遺傳研究的重要模式。玉米種子既是玉米最為重要的生產(chǎn)性狀，同時也是研究種子發(fā)育的重要模式器官，具有重要的研究價值。 玉米籽粒的發(fā)育過程可分為早期胚胎發(fā)生(包括球形胚期、早期器官分化和建成)、種子的成熟(包括胚乳的發(fā)育和大量儲藏蛋白的積累)和種子的休眠(種子開始脫水)三個階段。從分子生物學(xué)的角度來說，籽粒的發(fā)育是大量基因有序的表達(dá)調(diào)控的過程，而轉(zhuǎn)錄因子在這其中起

2、到了關(guān)鍵性的作用。因此，本研究主要對玉米籽粒中的轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行研究。 隨著擬南芥和水稻全基因組序列的測序完成，對轉(zhuǎn)錄因子的研究已經(jīng)轉(zhuǎn)到了全基因組水平。在本論文的第一部分研究中，我們從全基因組層面對玉米籽粒發(fā)育相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子基因進(jìn)行了研究。首先，我們構(gòu)建了覆蓋玉米籽粒發(fā)育全期的全長、均一化cDNA文庫，該文庫采用SMART技術(shù)和cDNA均一化技術(shù)，文庫共含有約1.0×10<'6>個克隆，重組率大于98％，插入片段的平均長度為1.2K

3、b，可用于全長cDNA的克隆及進(jìn)行大規(guī)模EST測序分析。接著，我們對從該文庫中隨機挑選的10,848個克隆進(jìn)行測序，經(jīng)拼接處理后，共得到6,330個獨立的Unigene。利用生物信息學(xué)手段對它們進(jìn)行分析，共發(fā)現(xiàn)了7大類57個轉(zhuǎn)錄因子基因。對其中的13個bZIP轉(zhuǎn)錄因子基因的進(jìn)一步研究表明，在籽粒發(fā)育過程中大多數(shù)轉(zhuǎn)錄因子基因都是持續(xù)表達(dá)的，在表達(dá)上呈現(xiàn)發(fā)育階段特異性的僅4個(約占1/3)。這些轉(zhuǎn)錄因子的發(fā)現(xiàn)為今后進(jìn)一步研究玉米籽粒的表達(dá)調(diào)

4、控網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。 玉米儲藏蛋白是玉米種子品質(zhì)的重要決定因素，其中α-醇溶蛋白是玉米中最主要的儲藏蛋白，根據(jù)分子量大小又可將α-醇溶蛋白分為22kDa和19kDa兩類。在α-醇溶蛋白基因的表達(dá)調(diào)控上，目前只對22kDa醇溶蛋白有所了解，而對19kDa醇溶蛋白卻了解甚少。因此在本論文的第二部分研究中，我們對19kDa，醇溶蛋白基因家族的表達(dá)和調(diào)控進(jìn)行了研究。首先，我們在玉米W22自交系中，對19kDa醇溶蛋白基因家族進(jìn)行了發(fā)育表達(dá)

5、譜研究。結(jié)果表明，在25個19kDa醇溶蛋白基因家族成員中，有13個成員表達(dá)，包括9個Z1A基因家族成員，2個Z1B基因家族成員和2個Z1D基因家族成員；而從表達(dá)模式上來看，19kDa醇溶蛋白的3個基因亞族的表達(dá)模式基本相同，都是從授粉后13天開始表達(dá)，在24天表達(dá)量達(dá)到最高，隨后表達(dá)量逐漸下降。接著，我們應(yīng)用Clontech公司的SMART技術(shù)及Evrogen公司的cDNA均一化技術(shù)構(gòu)建了酵母表達(dá)文庫，該文庫的容量為1.0×10<'6