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《山东大学》 2007年
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玉米磷脂酰肌醇信号途径部分基因的cDNA克隆及表达分析

隋镇华  
【摘要】: 磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol,PI)是真核细胞中主要的磷脂组分,磷脂酰肌醇途径(PI pathway)在植物的生长、发育和感受刺激并对之应答的过程中发挥十分重要的作用。其主要路线为:磷脂酰肌醇合成酶(phosphatidylinositol synthase,PIS)以CDP-DG(CDP-diacylglycerol)和游离的myo-肌醇(myo—inositol)为底物,生成PI;PI在一系列激酶的作用下生成磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate,PIP_2);在磷脂酶C(phospholipase C,PLC)催化下,PIP_2水解生成二酯酰甘油(diacylglycerol,DAG)和三磷酸肌醇(trisphosphate inositol,IP_3);IP_3可以在激酶或磷酸酶作用下,生成磷酸化程度不同的肌醇分子,并可生成自由myo-肌醇参与下一轮信号反应;DAG被二酯酰甘油激酶(diacylglycerol kinase,DGK)磷酸化生成磷脂酸(phosphatidic acid,PA),PA可被磷酸化为焦磷酸二酯酰甘油(diacylglycerol pyrophosphate,DGPP),经过一系列反应后生成CDP-DG,进入下一轮循环。 本工作以玉米优良自交系90110为材料,利用水稻、拟南芥中已知PI pathway相关的基因序列检索玉米核酸序列数据库,根据所得的序列设计引物,通过RACE或电子克隆与PCR相结合等方法分别获得了可能编码ZmPIS2、ZmPLC2、ZmDGK1、ZmDGK2、ZmDGK3、ZmPLA2-1、ZmPLA2-2等基因的包含完整开放读码框(opening reading frame,ORF)的cDNA序列及ZmPLC3基因的部分cDNA序列,将其在GenBank中进行注册并分析了各cDNA包含的序列信息。将获得的cDNA序列在PlantGDB中进行BLAST,检索得到了ZmPIS、ZmPIS2、ZmPLC、ZmPLC2、ZmPLC3、ZmDGK1、ZmDGK2的部分或全部启动子序列。利用PLACE在线软件进行分析发现这些启动子序列中包含多种与冷、旱和激素相关的顺式作用元件。 我们根据PIS家族(ZmPIS,ZmPIS2),PLC家族(ZmPLC,ZmPLC2,ZmPLC3),DGK家族(ZmDGK1,ZmDGK2,ZmDGK3)及ZmPLD的cDNA序列3’端或非保守区设计引物。采用RT-PCR方法对以上基因在不同器官(根、茎、叶、雄穗、雌穗)中的表达水平进行了半定量分析,结果发现各基因在不同器官中的表达模式不同:用Real-time RT-PCR的方法分析冷、旱等非生物胁迫和脱落酸(ABA)、吲哚乙酸(IAA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、赤霉素(GA3)等激素处理下这些基因的表达水平,结果表明PI途径中的不同基因家族以及每个家族的不同基因成员对不同刺激应答模式不同。这提示我们PI途径各成员细胞主要的生理途径中可能具有重要或不同的生理功能。 为了分析基因的生理功能,本实验已经分别将ZmPIS2、ZmPLC2、ZmDGK1、ZmDGK2、ZmDGK3、ZmPLA2-1基因重组到植物表达载体。这为利用转基因技术分析基因的功能打下了良好的基础。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:Q943.2

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