蘋(píng)果全基因組pin和smxl成員鑒定、系統(tǒng)進(jìn)化及在腋芽萌發(fā)中的表達(dá)分析

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1、分類(lèi)號(hào):S661.1學(xué)校代碼:10712UDC:634研究生學(xué)號(hào):2015050309密級(jí):公開(kāi)2018屆攻讀碩士學(xué)位研究生學(xué)位(畢業(yè))論文蘋(píng)果全基因組PIN和SMXL成員鑒定、系統(tǒng)進(jìn)化及在腋芽萌發(fā)中的表達(dá)分析學(xué)科專(zhuān)業(yè)果樹(shù)學(xué)研究方向果樹(shù)育種與生物技術(shù)研究生劉小杰指導(dǎo)教師韓明玉教授完成時(shí)間2018年5月中國(guó)陜西楊凌Classificationcode:S661.1Universitycode:10712UDC:634Postgraduatenumber:2015050309Confidentialitylevel:PublicThesisforM

2、aster’sDegreeNorthwestA&FUniversityin2018GENOME-WIDEIDENTIFICATION,PHYLOGENYANDEXPRESSIONANALYSISOFPINANDSMXLFAMILYDURINGAXILLARYBUDOUTGROWTHTINAPPLEMajor:PomologyResearchfield:FruitbreedingandBiotechnologyNameofPostgraduate:LiuXiaojieAdviser:Prof.HanMingyuDateofsubmission:M

3、ay.2018YanglingShanxiChina蘋(píng)果全基因組PIN和SMXL成員鑒定、系統(tǒng)進(jìn)化及在腋芽萌發(fā)中的表達(dá)分析摘要蘋(píng)果(Malus×domesticaBorkh.)作為重要的經(jīng)濟(jì)果樹(shù),提高產(chǎn)量是關(guān)鍵目標(biāo)。植物分枝是影響植物地上株型和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素,多分枝的理想株型的理論研究顯得尤為重要。在模式植物水稻和擬南芥中PIN蛋白和SMXL蛋白對(duì)家族鑒定和表達(dá)分析以及功能已經(jīng)取得了系統(tǒng)深入的研究,研究表明PIN和SMXL蛋白在參與調(diào)控植物分枝起著極為重要的作用,然而MdPIN和MdSMXL調(diào)控蘋(píng)果腋芽萌發(fā)的研究尚未報(bào)道。本研究以蘋(píng)果全基因組為

4、模板,鑒定蘋(píng)果PIN和SMXL家族成員,分析進(jìn)化關(guān)系、基因結(jié)構(gòu)、保守結(jié)構(gòu)域、啟動(dòng)子作用元件和同線性分析,明確蘋(píng)果PIN和SMXL家族基因在不同基因型和不同組織的表達(dá)特性以及不同激素處理后相關(guān)基因的表達(dá)模式。初步探索蘋(píng)果PIN和SMXL家族基因的結(jié)構(gòu)特性和調(diào)控蘋(píng)果腋芽萌發(fā)的機(jī)制。主要的研究結(jié)果如下:1.蘋(píng)果PIN家族成員鑒定、進(jìn)化及在腋芽萌發(fā)中的表達(dá)特性;(1)蘋(píng)果PIN家族成員鑒定。從蘋(píng)果金冠基因組中鑒定得到18個(gè)生長(zhǎng)素輸出載體蛋白PIN-formed(PIN),根據(jù)它們所在染色體的位置順序依次被命名。(2)蘋(píng)果PIN家族成員結(jié)構(gòu)及其進(jìn)化特性。

5、蘋(píng)果PIN基因結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣性和PIN蛋白結(jié)構(gòu)域高度保守。根據(jù)蘋(píng)果PIN和擬南芥PIN蛋白的進(jìn)化關(guān)系將其分為G1、G2和G3亞組,植物PIN蛋白的進(jìn)化呈現(xiàn)出多樣性和分歧性。(3)蘋(píng)果PIN家族成員表達(dá)特性。PIN家族基因在不同基因型蘋(píng)果以及不同蘋(píng)果組織中呈現(xiàn)出多樣性的時(shí)空表達(dá)特性。MdPIN15基因在梢尖部位表達(dá)量最高,其次是腋芽,在花芽中表達(dá)量最低。MdPIN基因富含多種激素和環(huán)境相關(guān)響應(yīng)元件來(lái)應(yīng)答各種反應(yīng),外源GR24和Lovastatin(LVS)處理降低MdPIN15的表達(dá),抑制腋芽的萌發(fā),而6-BA和去莖尖處理提高了MdPIN15的表達(dá)

6、,促進(jìn)腋芽的萌發(fā)。2.蘋(píng)果SMXL家族成員鑒定、進(jìn)化及在腋芽萌發(fā)中的表達(dá)特性;(1)SMXL家族基因的鑒定。從蘋(píng)果金冠基因組中鑒定得到23個(gè)SMXL家族基因成員,根據(jù)它們所在染色體的位置順序依次命名。(2)蘋(píng)果SMXL家族成員結(jié)構(gòu)及其進(jìn)化特性。蘋(píng)果SMXL基因結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣性和SMXL蛋白結(jié)構(gòu)域高度保守。根據(jù)蘋(píng)果、擬南芥和水稻的SMXL蛋白的進(jìn)化關(guān)系將其分為G1、G2和G3亞組,植物SMXL蛋白的進(jìn)化呈現(xiàn)出多樣性和分歧性。(3)蘋(píng)果SMXL家族成員表達(dá)特性。SMXL家族基因在不同基因型蘋(píng)果以及不同蘋(píng)果組織中呈現(xiàn)出多樣性的時(shí)空表達(dá)特性。大多數(shù)MdS

7、MXL基因在花和果實(shí)中的表達(dá)量高于種子和幼苗。MdSMXL基因富含多種激素和環(huán)境相關(guān)響應(yīng)元件來(lái)應(yīng)答各種反應(yīng),外源6-BA處理后,促進(jìn)腋芽的萌發(fā),上調(diào)MdSMXL1、MdSMXL3、MdSXL4和MdSXL11,而GR24處理后,抑制腋芽的萌發(fā),下調(diào)這些基因的表達(dá)。3.本研究通過(guò)對(duì)PIN和SMXL兩個(gè)家族進(jìn)行初步鑒定和表達(dá)分析,表明在腋芽萌發(fā)過(guò)程中,隨著腋芽萌動(dòng)和生長(zhǎng),MdPIN15、MdSMXL1、MdSMXL3、MdSMXL4和MdSMXL11的表達(dá)呈增加的趨勢(shì),說(shuō)明這些候選基因正調(diào)控腋芽的萌發(fā)。外施細(xì)胞分裂素促進(jìn)腋芽的萌發(fā),且誘導(dǎo)上述核心基

8、因表達(dá)增加,表明細(xì)胞分裂素促進(jìn)腋芽的萌發(fā)可能是通過(guò)上調(diào)這些核心基因來(lái)起作用。而外施GR24抑制腋芽的萌發(fā),抑制核心基因的表達(dá),表明獨(dú)腳金內(nèi)酯通過(guò)抑制這

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