中国原产华东葡萄抗白粉病基因cDNA文库构建及其EST序列分析
【摘要】:葡萄白粉病[Uncinula necator(Schw.)Burr.]是影响世界葡萄生产的主要病害之一。育种实践证明,培育抗病品种是控制葡萄白粉病的经济有效途径。原产我国葡萄野生种华东葡萄(Vitis pseudoreticulata W.T.Wang)株系“白河-35-1”,在多年研究证明它对我国葡萄白粉病表现出极强的抗病性;对其抗白粉病相关基因进行克隆研究不仅有利于阐明抗病机制,而且对葡萄抗白粉病研究及抗病基因的育种利用具有重要价值。本研究以cDNA文库为基础,以测序为主线,结合生物信息学方法和PCR技术对获得的目标序列进行结构和表达分析,以期获得与抗病有关的EST序列和抗病相关基因。取得如下主要结果:
1.以中国原产华东葡萄株系“白河-35-1”为材料,于2003年7月8日上午8:00-10:00,在西北农林科技大学葡萄种质资源圃进行接种实验;在接种前,选取健康的华东葡萄株系“白河-35-1”的幼叶,用无菌蒸馏水喷湿接种叶片的上叶面,从高度感病的中国原产华东葡萄株系“湖南-1”上取感白粉病的叶片,用病叶压片法人工接种葡萄白粉病病原菌,接种后立即套袋。在接种后1d、2d、3d、4d、5d、6d、7d剪去1.0cm~2大小的幼叶叶片,立即放置液氮中,用SDS/酚法提取总RNA;用不同接种时间白粉病病原菌[U.necator(Schw.)Burr.]诱导的叶片分别提取总RNA,然后混合提取的RNA样形成总RNA构建华东葡萄叶片cDNA文库。文库初始滴度为3.0×10~5pfu/ml,重组率为96.9%,用包装后的原始文库直接转化寄主菌BM 25.8,转化效率为90%以上,插入片段主要分布在0.5-3.O kb之间,平均大小为900bp左右。
2.通过随机测序,获得了107条质量好的cDNA序列;并已登录GenBank数据库,登录号分别为:AY848693、DQ336280、DQ 336281、DQ 336282、DQ 336283、DQ 336284、DQ336285、DQ336286、DQ336287、DQ336288、DQ336289、DQ339462、DQ 339463、DQ 339464、DQ354157、DQ354158、DQ354159、DQ354160、DQ354161、DT646287、DT661587、DT 661588、DT661589、DT661590、DT661591、DT661592、DT661594、DT 661595、DT 661596、DT 661597、DT661598、DT661599、DT6615600、DT661601、DT661603、DT661605、DT661608、DT661610、DT 661611、DT661613、DT661614、DT661615、DT661616、DT661618、DT661619、DV182076、DV182077、DV182078、DV182080、DV182981、DV182082、DV182084、DV182085、DV182086、DV182087、DV182088、DV182089、DV182090、DV182091、DV182092、DV182093、DV182094、
【关键词】:中国野生葡萄 白粉病 cDNA文库 表达序列标签 基因表达
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:S663.1
【目录】:
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:S663.1
【目录】:
- 摘要5-8
- ABSTRACT8-17
- 第一章 研究进展及本研究目的17-37
- 1.1 研究进展17-35
- 1.1.1 全长cDNA克隆策略17-23
- 1.1.1.1 cDNA文库大量测序技术17-21
- 1.l.1.2 cDNA末端快速扩增法(RACE)21
- 1.1.1.3 硅片克隆21-22
- 1.1.1.4 判断全长cDNA序列的一般标准22-23
- 1.1.2 植物功能基因组学研究23-27
- 1.1.2.1 植物表达序列标签23-24
- 1.1.2.2 植物基因功能研究24-27
- 1.1.2.2.1 基因表达的系统分析((sAGE)24
- 1.1.2.2.2 cDNA芯片与寡核苷酸芯片24-25
- 1.1.2.2.3 蛋白质组研究25
- 1.1.2.2.4 应用反向遗传学研究植物基因功能25-26
- 1.1.2.2.5 生物信息学及其应用26-27
- 1.1.3 植物抗病性研究进展27-34
- 1.1.3.1 植物抗病性的表现27-28
- 1.1.3.2 植物抗病的分子机制28-29
- 1.1.3.3 植物抗病性的遗传基础29-34
- 1.1.3.3.1 植物抗病基因29-32
- 1.1.3.3.2 植物防卫基因32-34
- 1.1.4 葡萄抗白粉病简况34-35
- 1.1.4.1 葡萄白粉病的起源和分布34
- 1.1.4.2 葡萄属植物抗白粉病的分子生物学研究34-35
- 1.2 研究目的和意义35-37
- 第二章 田间人工接种葡萄白粉病病原菌诱导中国原产华东葡萄“白河-35-1”株系早期叶片cDNA文库构建37-48
- 2.1 材料与试剂37-38
- 2.1.1 材料与处理37
- 2.1.2 cDNA文库构建主要试剂37-38
- 2.2 方法38-45
- 2.2.1 总RNA的提取与检测38
- 2.2.2 总RNA的纯化和检测38-39
- 2.2.3 DNA文库构建及检测39-45
- 2.3 结果45-46
- 2.3.1 cDNA文库构建样品总RNA浓度和质量检测结果45
- 2.3.2 cDNA的合成45-46
- 2.4 讨论46-48
- 2.4.1 构建的cDNA文库的评价46-47
- 2.4.2 未扩增cDNA文库的滴度与重组率47-48
- 第三章 田间人工接种葡萄白粉病原菌诱导中国原产华东葡萄“白河-35-1”株系早期叶片cDNA文库EST序列分析48-64
- 3.1 材料48
- 3.2 方法48-50
- 3.2.1 制备cDNA文库测序平板48
- 3.2.2 克隆形式的转换48
- 3.2.3 碱裂解法小量提取质粒48-49
- 3.2.4 重组质粒Sfi1酶切鉴定及测序49
- 3.2.5 EST序列分析方法49-50
- 3.2.5.1 测序结果的初步分析49-50
- 3.2.5.2 Blastn和Blastx分析方法50
- 3.3 结果50-52
- 3.3.1 转化效率50-51
- 3.3.2 序列的产生51
- 3.3.3 Blastn的分析结果51
- 3.3.4 Blastx的分析结果51-52
- 3.4 讨论52-64
- 3.4.1 植物基因功能52
- 3.4.2 抗病防卫反应基因作用的研究52-59
- 3.4.2.1 几丁质酶52-53
- 3.4.2.2 细胞色素P45053-54
- 3.4.2.3 多酚氧化酶54-55
- 3.4.2.4 苯丙氨酸解氨酶和4-香豆酸辅酶A连接酶55-59
- 3.4.3 金属硫蛋白59-60
- 3.4.4 抗病信号传导途径60-64
- 第四章 中国原产华东葡萄抗白粉病泛素结合酶蛋白基因全长cDNA序列分析64-73
- 4.1 材料和方法65-66
- 4.1.1 材料65
- 4.1.2 方法65-66
- 4.1.2.1 泛素结合酶基因的克隆和测序方法65-66
- 4.1.2.2 利用NCBI网址中的ORF finder、Blastn和Blastx软件对泛素结合酶基因进行序列分析和同源性比较分析66
- 4.1.2.3 利用简单模块构架搜索工具对泛素结合酶基因所编码的蛋白一级序列进行功能结构域分析66
- 4.1.2.4 利用DNASTAR软件对泛素结合酶基因所编码的蛋白质分子量和等电点以及该蛋白序列多重对齐分析和进化关系的分析66
- 4.2 结果与分析66-71
- 4.2.1 VpUBC克隆及序列分析66-68
- 4.2.2 Blast nr和Blastx分析结果68
- 4.2.3 不同生物泛素结合酶氨基酸序列同源性分析和同源性分类分析68-71
- 4.3 讨论71-73
- 4.3.1 VpUBC蛋白UBCc结构域的功能71
- 4.3.2 植物蛋白泛素化与抗病性的关系71-73
- 第五章 中国原产华东葡萄抗白粉病环化酶基因全长cDNA序列分析及原核表达73-83
- 5.1 材料73
- 5.1.1 cDNA文库材料73
- 5.1.2 植物材料73
- 5.2 方法73-76
- 5.2.1 cDNA片段克隆、测序和分析方法73
- 5.2.1.1 环化酶基因的克隆和测序方法73
- 5.2.1.2 利用NCBI网址中的ORF finder、Blastn和Blastx软件对环化酶基因进行序列分析和同源性比较分析73
- 5 2.1.3 利用简单模块构架搜索工具环化酶基因所编码的蛋白一级序列进行功能结构域分析73
- 5.2.1.4 利用DNASTAR软件对环化酶基因所编码的蛋白质分子量和等电点分析73
- 5.2.2 目的基因的克隆及原核表达73-76
- 5.2.2.1 目的基因cDNA全长序列的PCR扩增73
- 5.2.2.2 目的基因cDNA片段的回收和克隆73-74
- 5.2.2.2.1 目的基因cDNA片段的回收方法73
- 5.2.2.2.2 回收片段与克隆载体(pGEM-T-easy)的连接反应方法73-74
- 5.2.2.2.3 大肠杆菌感受态细胞的制备与连接产物的转化方法74
- 5.2.2.2.4 重组质粒的筛选与鉴定方法74
- 5.2.2.2.5 重组质粒的酶切鉴定74
- 5.2.2.3 原核表达载体构建74-75
- 5.2.2.3.1 目标片段的回收74
- 5.2.2.3.2 目的基因与pGEX-4T-1载体的连接及转化74-75
- 5.2.2.3.3 重组原核表达载体酶切鉴定75
- 5.2.2.4 葡萄环化酶基因在大肠杆菌中的诱导融合表达75-76
- 5.3 结果分析76-81
- 5.3.1 VpCyclase克隆及序列分析76-78
- 5.3.2 Blastnr和Blastx结果分析78-79
- 5.3.3 中国原产华东葡萄环化酶基因的PCR扩增79
- 5.3.4 葡萄环化酶基因的克隆和测序79
- 5.3.5 葡萄环化酶基因原核表达载体的构建79-80
- 5.3.6 葡萄环化酶基因在大肠杆菌中的诱导融和表达80-81
- 5.4 讨论81-83
- 5.4.1 葡萄环化酶基因功能的研究81-82
- 5.4.2 葡萄环化酶基因的原核表达的研究82-83
- 第六章 中国原产华东葡萄抗白粉病病程相关蛋白基因全长cDNA序列分析83-102
- 6.1 材料84
- 6.1.1 cDNA文库材料84
- 6.1.2 植物材料84
- 6.2 方法84-88
- 6.2.1 cDNA片段克隆、测序和分析方法84
- 6.2.1.1 病程相关蛋白基因的克隆和测序方法84
- 6.2.1.2 利用NCBI网址中的ORF finder、Blastn和Blastx软件对病程相关蛋白基因进行序列分析和同源性比较分析84
- 6.2.1.3 利用简单模块构架搜索工具对病程相关蛋白基因所编码的蛋白一级序列进行功能结构域分析84
- 6.2.1.4 利用DNASTAR软件对病程相关蛋白基因所编码的蛋白质分子量和等电点以及该蛋白序列多重对齐分析和进化分类分析84
- 6.2.2 中国原产华东葡萄株系“白河-35-1”、“广西-1”和毛葡萄株系“泰山-12”基因组DNA片段克隆、测序方法84-88
- 6.2.2.1 葡萄基因组DNA提取方法84
- 6.2.2.2 目的基因DNA全长序列的PCR扩增84-85
- 6.2.2.2.1 引物的设计与合成84-85
- 6.2.2.2.2 PCR反应体系85
- 6.2.2.2.3 PCR扩增程序85
- 6.2.2.3 目的基因DNA片段的回收和克隆85-88
- 6.2.2.3.1 目的基因 DNA片段的回收85
- 6.2.2.3.2 回收片段与克隆载体(pGEM-T-easy)的连接反应85-86
- 6.2.2.3.3 大肠杆菌感受态细胞的制备与连接产物的转化86-87
- 6.2.2.3.4 重组质粒的筛选与鉴定87
- 6.2.2.3.5 重组质粒的酶切鉴定87-88
- 6.3 结果与分析88-99
- 6.3.1 VpPR10克隆及序列分析88-89
- 6.3.2 同源性比较分析89-90
- 6.3.3 葡萄属植物不同种PR10基因的克隆、测序及核酸序列分析90-95
- 6.3.4 葡萄属植物不同种PR10基因DNA序列外显子同源性分析95
- 6.3.5 葡萄属植物不同种PR10基因推导的氨基酸序列同源性分析95-99
- 6.4 讨论99-102
- 6.4.1 植物VpPR10蛋白BetV1结构域99-100
- 6.4.2 植物PR10蛋白功能100-102
- 第七章 结论102-105
- 参考文献105-121
- 附表3-1121-127
- 附表3-2127-130
- 附件1130-132
- 附件2132-155
- 英文缩略词155-158
- 致谢158-159
- 作者简介159-160
| 【引证文献】 | ||
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| 【参考文献】 | ||
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| 【共引文献】 | ||
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| 【同被引文献】 | ||
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| 【二级引证文献】 | ||
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| 【二级参考文献】 | ||
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| 【相似文献】 | ||
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