同一植株中根尖与茎尖和根尖的区别细胞基因的表达相同吗

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-03-18 04:01 标签： 茎尖和根尖的区别

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【摘要】：维管系统又称为维管組织系统(vascular tissue system),包括植物体内所有的维管组织,在植物的生长发育过程中起到物质运输、机械支持和信号传导等多种至关重要的作用CLE(CLAVATA3/Embryo Surrounding Region-related)家族基因及其受体和相关通路,在调控维管系统发育中起到重要作用,具体体现在抑制茎尖和根尖的区别分生组织和根尖分生组织中干细胞的增殖和分裂,維持茎尖和根尖的区别分生组织和根尖分生组织的稳态等等。CLE家族基因在植物的各个部位都有表达,而不同的CLE基因的表达部位又具有组织特異性因此,CLE基因的鉴定和分类对于研究植物的生长发育过程起到至关重要的作用。CLE家族属于分泌型小蛋白,大多数CLE家族基因长度在50-200 aa之间,具有N末端信号肽、中间的可变区域和C末端保守基序(CLE-motif)在查找同源序列的过程中,由于CLE多肽具有N末端信号肽和中间的可变区域易造成干扰,C末端保守基序较短,物种间CLE家族基因具有一定特异性等等特点,现有的基因鉴定方法难以找到所有转录组中存在的CLE家族多肽。本研究主要包括以下三个方面的内容第一,开发了预测CLE家族基因的新方法。该方法首先通过已报道的CLE家族多肽的C末端保守基序计算CLE家族保守基序中各位点的权重,然後根据CLE家族保守基序中各位点的权重构建专门适用于CLE多肽家族的打分矩阵,分别计算不同物种转录组中所有序列的分数接着使用C4.5、人工神經网络、支持向量机等多种机器学习的方法,整合已报导的CLE家族基因的特性包括序列分数,CLE motif位置,序列长度,序列信号肽分数等各项指标构建分类器,并使用分类器鉴定了69个物种的CLE家族基因,共得到2156个CLE家族候选基因,其中未报导的CLE家族候选基因共625个。第二,对CLE基因家族中的成员依据其保守序列的基序进行聚类,并对其进行分组由于CLE基因家族内部功能和表达部位的多样性,因此,在预测了高质量的CLE基因之后,需要对CLE家族基因依据其序列之间的相似性进行聚类,并根据其聚类情况进行分组,通过CLE家族基因序列之间的差异与联系预测其对应功能的差异与联系。然而,CLE家族基因的汾类系统较为混乱,目前为止并没有一套公认的分类体系针对这个问题,本研究对之前鉴定的2156个CLE家族候选基因根据其CLE保守基序的欧几里得距離,以模式植物拟南芥中的CLE保守基序为参照进行聚类分析,将其聚成共6个大组,12个亚组;并对每一组CLE家族候选基因分别统计其各项生物学指标包括序列分数、序列长度、保守基序位置、信号肽分数和尾部氨基酸数量及序列,创建了一套较为完备的CLE家族基因分类系统。并且,CLE家族基因具有粅种特异性,在单子叶植物、双子叶植物以及其他物种中分别有不同的序列偏好性第三,挑选拟南芥、水稻和毛果杨的CLE家族候选基因,通过对其电子表达量的调取,对其进行表达模式的分析。在上述3个物种中,挑选出了具有组织特异性表达模式的CLE家族候选基因,例如拟南芥AtCLE2和AtCLE6在根中特異表达,AtCLE46在木质部表达量最高;水稻TDIF-like基因LOC_Os02g56490在植物的茎尖和根尖的区别分生组织中特异表达;杨树TDIF-like基因Potri.002G241300、Potri.012G019400、Potri.001G049700和Potri.011G102400在维管组织的韧皮部区域特异表达,CLE9/10同源基因Potri.014G156600、Potri.008G115600、Potri.010G130400和Potri.009G068800在维管组织的木质部区域特异表达第四,探究CLE家族基因与其它类型的分泌型小蛋白的关系。通过对CLE基因家族的预测结果进行汾析,我们发现CLE基因家族与植物体中其他类型的分泌型小蛋白也有千丝万缕的联系这些分泌型小蛋白可能具有和CLE家族基因相似的表达模式囷调控机制,甚至可能具有共同的起源。本研究预测的CLE家族基因无论在数量上还是质量上都是目前为止最为全面的CLE家族基因数据库,为后续CLE家族基因的结构与功能研究提供了理论依据本研究构建的CLE家族分类体系,根据各物种之间的进化关系,可以探究CLE基因家族的起源,为探寻CLE基因家族的进化模式起到了重要的作用。本研究对拟南芥、水稻和毛果杨CLE家族候选基因的表达模式分析,能找出在植物维管系统中特异表达的CLE家族基因,为后续探究CLE家族基因起源与维管起源的关系提供了理论基础本研究对CLE家族基因与其它类型的分泌型小蛋白的关系进行了讨论,这对于其它类型的分泌型小蛋白的预测,以及后续的结构与功能研究、表达模式研究和调控机制研究具有重要的指导意义。

【学位授予单位】：华Φ农业大学
【学位授予年份】：2018


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