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《河南农业大学》 2018年
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玉米ZmNAOD基因的克隆与功能分析

马晨雨  
【摘要】:作为重要的粮食和饲料作物,籽粒发育和光周期特性是影响玉米产量的关键因素。乙酰鸟氨酸脱酰酶催化N2-乙酰鸟氨酸与水生成醋酸盐和鸟氨酸的反应,在植物中参与果实发育、逆境应答、光周期调节等过程。本研究利用玉米自交系郑58、昌7-2及郑58遗传背景上昌7-2的染色体单片段代换系Z22为材料,在百粒重主效QTL qhkw5-3的定位区间SYM033-SYM108内选择了一个可能与籽粒发育有关的基因——乙酰鸟氨酸脱酰酶(NAOD)编码基因(GRMZM2G181273)为研究对象,对其进行了表达分析、启动子区域克隆、亚细胞定位和转基因功能验证。主要研究结果如下:1.从玉米自交系郑58、昌7-2和单片段代换系Z22中分别克隆得到了Zm NAOD的CDS序列。经序列比对发现,三者的开放阅读框没有碱基的差异,长度均为1344bp,编码447个氨基酸。生物信息学分析表明,Zm NAOD编码蛋白的分子式为C2195H3441N585O661S18,相对分子质量为49.179 k D,理论等电点为5.45,其中赖氨酸和亮氨酸含量最高,均为9.4%;该蛋白属于带负电荷的稳定亲水蛋白,具有高度保守的peptidase_M20结构域,没有信号肽序列及跨膜结构,含有18个磷酸化位点。该蛋白的二级结构中α-螺旋的比例为36.42%,无规则卷曲的比例为34.90%,延伸链的比例为19.91%,β-转角的比例为8.95%;进化分析显示,该蛋白与高粱的NAOD蛋白亲缘关系最近,同源性为97%,与拟南芥At NAOD编码蛋白同源性为60.54%。2.从郑58、昌7-2及Z22中分别克隆得到了Zm NAOD的DNA序列。通过DNA序列与相应的CDS区域序列比对发现,玉米Zm NAOD基因的DNA序列中含有10个外显子与9个内含子;通过三者的DNA序列比对发现,昌7-2与Z22的DNA序列完全相同,而郑58在终止密码子下游出现了一段40bp的缺失和4个SNP的差异。3.对3个自交系的不同器官Zm NAOD基因的表达量进行荧光定量PCR分析的结果显示,在郑58中,Zm NAOD基因的表达量依次为:雄穗茎根叶籽粒,在昌7-2中为:雄穗籽粒茎叶根,在Z22中表现为:籽粒雄穗根茎叶。对授粉后不同时期籽粒中的Zm NAOD基因的q RT-PCR分析表明,Z22与昌7-2的Zm NAOD基因表达量变化规律大致相同,在授粉后0-15d迅速上升之后快速下降;Zm NAOD基因在郑58授粉后0-20d的籽粒中表达量呈上升趋势,此后迅速下降。4.从郑58、昌7-2及Z22中分别克隆得到了长2401bp的启动子区域,通过序列比对显示昌7-2与Z22的序列完全相同,与郑58有2个SNP的差异。利用Plant CARE在线工具对启动子区域中的顺式作用元件的分析表明,该区域内含有胚乳表达元件GCN4-motif、Skn-1_motif,昼夜节律调控元件circadian,光响应元件G-box、GA motif、GAG motif、I-box等,以及少量的激素响应元件、逆境响应元件等。郑58的启动子区域较昌7-2少一个臭氧诱导元件(ARE元件)与一个热响应相关元件(HSE元件)。5.构建p CAMBIA1304-Zm NAOD-GFP载体,利用拟南芥的根上表皮细胞进行亚细胞定位,发现绿色荧光蛋白分布在细胞质和细胞质膜中,遂将玉米NAOD蛋白定位在细胞质中,与预测结果一致。6.构建由Ca MV35S启动子驱动的p CAMBIA1304-Zm NAOD过表达载体,转化野生型拟南芥植株。对纯合转基因拟南芥的表达模式分析结果显示,Zm NOAD基因在不同器官中的表达量顺序为:根果荚叶花序茎。对转基因拟南芥幼苗10d的黑暗处理结果显示,转基因拟南芥根长显著大于野生型拟南芥。选择表达量相对较高的T3-17、T3-23、T3-26三个株系进行生育期和籽粒性状的表型鉴定,发现转基因株系的生育期显著提前、籽粒的千粒重和粒长显著大于野生型。
【学位授予单位】:河南农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S513

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李田;孙景宽;刘京涛;;植物启动子研究进展[J];生物技术通报;2015年02期
2 张冬梅;刘洋;赵永锋;祝丽英;黄亚群;郭晋杰;陈景堂;;不同杂种优势群玉米籽粒灌浆速率分析[J];中国农业科学;2014年17期
3 鲁晓民;王振华;张新;张前进;魏昕;;玉米ZmHDR基因的分子克隆及生物信息学分析[J];河南农业科学;2014年08期
4 陈春侠;陆明洋;尚爱兰;王玉民;席章营;;基于单片段代换系的玉米百粒重QTL分析[J];作物学报;2013年09期
5 王晖;陈佳慧;王文文;兰进好;田纪春;;小麦籽粒构型与粒重性状的遗传分析[J];山东农业科学;2011年11期
6 张少方;王新涛;吴连成;吴刘记;谢丽莉;郭书磊;陈彦惠;;玉米光周期敏感基因ZmELF4的克隆及其亚细胞定位[J];玉米科学;2011年02期
7 朱丽萍;于壮;邹翠霞;李秋莉;;植物逆境相关启动子及功能[J];遗传;2010年03期
8 李思远;陈晓;王新涛;陈彦惠;;玉米光周期敏感类Hd6基因的克隆和实时定量表达分析[J];作物学报;2008年04期
9 宋扬;周军会;张永强;;植物组织特异性启动子研究[J];生物技术通报;2007年06期
10 张毅;尹辉;李丹;朱巍巍;李秋莉;;植物启动子的化学因素诱导元件[J];植物生理学通讯;2007年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李鑫;玉米籽粒产量相关性状QTL qKW7的精细定位[D];中国农业科学院;2015年
2 陈春侠;玉米籽粒大小相关性状QTL的定位[D];河南农业大学;2013年
3 王虎义;玉米胚乳突变体Su5遗传分析和基因定位[D];吉林大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贾波;谢庆春;倪向群;;玉米籽粒灌浆特性研究进展[J];江西农业学报;2015年12期
2 雒雅婧;李杰;张爽;杜克久;;植物启动子研究进展[J];北方园艺;2015年22期
3 甄亚平;赵中垚;李鹏高;卓勤;朴建华;;豆腐中转基因大豆成分的检测[J];食品安全质量检测学报;2015年08期
4 秦营营;董树亭;魏珊珊;张吉旺;刘鹏;赵斌;;去苞叶对夏玉米籽粒灌浆特性和产量的影响[J];中国农业科学;2015年11期
5 崔喜艳;陈众峰;范贝;韩琳;刘晓庆;董雅致;张治安;;大豆rbcS基因启动子的克隆及在转基因烟草中的功能缺失分析[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);2015年05期
6 汤方;涂慧珍;;真核启动子研究进展[J];林业科技开发;2015年02期
7 项阳;刘延波;秦利军;赵德刚;;酵母TPS1基因促进干旱胁迫下玉米的根系生长[J];植物生理学报;2015年03期
8 李洋;慈佳宾;董莹;孙贵星;张艳辉;杨伟光;;玉米Lancaster种质改良系的杂种优势及配合力[J];吉林农业大学学报;2015年03期
9 杜皓;丁林云;何曼林;蔡彩平;郭旺珍;;受多逆境诱导表达的GhWRKY64基因启动子克隆与功能分析[J];作物学报;2015年04期
10 倪志勇;于月华;任燕萍;陈全家;张桦;曲延英;;大豆gma-miR169c启动子的克隆及植物表达载体构建[J];分子植物育种;2015年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 马晨雨;玉米ZmNAOD基因的克隆与功能分析[D];河南农业大学;2018年
2 杨枭;农大333×农大335玉米DH群体构建与百粒重QTL定位[D];山东农业大学;2016年
3 从春生;基于分子标记技术辅助选择玉米杂交种后代开展种质资源创新方法研究[D];中国农业科学院;2016年
4 王顺友;玉米百粒重主效QTL的定位[D];河南农业大学;2016年
5 韦如俊;玉米籽粒容重相关性状QTL定位[D];四川农业大学;2016年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王帮太;张书红;席章营;;基于玉米87-1综3单片段代换系的穗长QTL分析[J];玉米科学;2012年03期
2 刘志斋;吴迅;刘海利;李永祥;李清超;王凤格;石云素;宋燕春;宋伟彬;赵久然;赖锦盛;黎裕;王天宇;;基于40个核心SSR标记揭示的820份中国玉米重要自交系的遗传多样性与群体结构[J];中国农业科学;2012年11期
3 严俊;张玲玲;王兴梅;薛文韬;杨荣志;T.Fahima;程剑平;;四倍体小麦产量相关性状QTL的定位与分析[J];山东农业大学学报(自然科学版);2011年02期
4 黎裕;王天宇;;我国玉米育种种质基础与骨干亲本的形成[J];玉米科学;2010年05期
5 袁刘正;柳家友;付家峰;吴伟华;闫海霞;赵月强;李潮海;;玉米倒伏后子粒灌浆特性的比较分析[J];作物杂志;2010年02期
6 朱丽萍;于壮;邹翠霞;李秋莉;;植物逆境相关启动子及功能[J];遗传;2010年03期
7 李永祥;王阳;石云素;宋燕春;王天宇;黎裕;;玉米籽粒构型与产量性状的关系及QTL作图[J];中国农业科学;2009年02期
8 王瑞霞;张秀英;伍玲;王瑞;海林;游光霞;闫长生;肖世和;;不同生态环境下冬小麦籽粒大小相关性状的QTL分析[J];中国农业科学;2009年02期
9 张林;樊庆琦;隋新霞;楚秀生;李根英;程敦公;黄承彦;;小麦部分重要性状分子标记研究进展[J];山东农业科学;2008年07期
10 吴纯清;张兴国;梁国鲁;苏承刚;;拟南芥AtRD29a启动子在烟草中的表达特性[J];西南农业学报;2008年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 陆明洋;玉米产量及产量相关性状的功能染色体区段分析[D];河南农业大学;2012年
2 申炳涛;玉米3个百粒重QTL近等基因系的构建及精细定位[D];河南农业大学;2012年
3 陶红剑;一个水稻粒重QTL GW6的精细定位和基因聚合育种研究[D];中国农业科学院;2011年
4 雷明;水稻籼粳测序品种间SSSLs的构建及重要QTL的定位[D];四川农业大学;2011年
5 王立静;玉米显性矮秆基因Dt的鉴定与精细定位[D];山东农业大学;2009年
6 陈欢庆;玉米百粒重和膨化倍数3个QTL近等基因系构建及精细定位[D];河南农业大学;2009年
7 杨宜;水稻骨干亲本SSSL群体的构建与QTL分析[D];四川农业大学;2009年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李德智;;玉米系列食品生产技术[J];农业知识;2016年34期
2 张效梅;;甜玉米的生产现状及发展前景[J];山西农业科学;1987年06期
3 张效梅;籍栓贵;;甜玉米的种类及用途[J];种子通讯;1987年04期
4 孙政才;陈国平;;甜玉米与普通玉米生长发育特性的比较研究 Ⅰ.苗期生长的比较研究[J];北京农业科学;1988年06期
5 D.H.Schmidt;W.F.Tracy;巩振辉;;甜玉米胚乳类型近交遗传背景及吸涨过程中种子电解质的渗出量[J];国外农学-杂粮作物;1988年05期
6 ;《国外农学——杂粮作物》1988年1~5期总目录[J];国外农学-杂粮作物;1988年06期
7 孔繁玲;;关于奥帕克—2(02)玉米胚乳品质性状遗传规律研究的进展[J];北京农业大学学报;1988年04期
8 刘逢和;;玉米联产加工主机设备与技术[J];粮食与油脂;1989年04期
9 D.J.Evans;L.Schüssle;刘铭三;;高粱淀粉胚乳低溶蛋白质的离析[J];国外农学-杂粮作物;1989年01期
10 邢栋;;玉米脱胚加工与夏季储藏[J];河南科技;1989年07期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 张采波;周园元;曹墨菊;;空间环境诱发甜玉米胚乳突变体的遗传分析[A];2012年全国玉米遗传育种学术研讨会暨新品种展示观摩会论文及摘要集[C];2012年
2 郭燕姣;王静云;王林华;陆秀华;姜国勇;;玉米核糖体失活蛋白对3种微生物生长抑制作用的研究[A];中国菌物学会第二届青年菌物学术讨论会论文集[C];2006年
3 夏启中;张献龙;聂以春;吴家和;孙玉强;;撤除生长素可诱导棉花胚性愈伤悬浮细胞发生程序性死亡[A];湖北省遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 曲靖市农科所周外森 李佳莉 马迎旭;特色专用玉米简介[N];云南科技报;2003年
2 王喜杰本报记者 李及肃;资源整合突显优势[N];辽源日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨利娟;低温胁迫下病原菌对玉米种子的致病性及其对杀菌剂的敏感性[D];中国农业科学院;2018年
2 黄焕焕;蔗糖/ABA响应因子ZmEREB156和ZmEREB17调控玉米胚乳淀粉合成的机理研究[D];四川农业大学;2016年
3 许诚;玉米耐低磷种质资源筛选和遗传研究[D];中国农业科学院;2018年
4 徐宁宁;胚乳物理结构和化学键组成对玉米淀粉瘤胃降解的影响及其机制[D];浙江大学;2018年
5 彭晓剑;不同类型玉米胚乳转录组及其淀粉代谢相关基因分析[D];安徽农业大学;2015年
6 向春阳;玉米氮效率基因型差异的筛选基础及鉴定性状的分析[D];沈阳农业大学;2003年
7 王鹏文;栽培措施和生态环境条件对玉米产量和品质的影响研究[D];沈阳农业大学;1996年
8 荣湘民;新型植物氮代谢调节剂在水稻、玉米上的作用效果与机理研究[D];湖南农业大学;2004年
9 陈志斌;玉米新品种生理生态特性及优化栽培措施研究[D];沈阳农业大学;2001年
10 许珍;不同类型玉米籽粒淀粉形成机理及其钾肥调控[D];山东农业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张春霞;ZmGRAS20和ZmEREB26参与玉米淀粉合成的分子调控机制[D];四川农业大学;2017年
2 周丽娟;转录因子ZmMYBR19参与玉米胚乳传递细胞发育及淀粉合成的调控机理初探[D];四川农业大学;2017年
3 李萍;玉米EIN2-like基因的印迹、甲基化及表达特性分析[D];西南大学;2018年
4 马晨雨;玉米ZmNAOD基因的克隆与功能分析[D];河南农业大学;2018年
5 张进哲;ZmCPB1基因的克隆及其与玉米粒重相关性状的相关性分析[D];山东农业大学;2018年
6 朱慧;玉米胚乳中OPAQUE2蛋白对淀粉合成的影响[D];中国农业科学院;2018年
7 杜勇;玉米种子包膜调控出苗技术研究[D];山东农业大学;2016年
8 冯娇娇;流式细胞术在植物上的应用[D];西北农林科技大学;2017年
9 杨涛;玉米胚乳中14-3-3蛋白相互作用组学分析[D];吉林大学;2010年
10 王晓燕;不同类型玉米胚乳产量与品质差异形成机理研究[D];山东农业大学;2006年
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