基于转录组测序的小麦TaNAC069基因抗叶锈性分析与功能解析
发布时间：2023-01-07 10:00
NAC（NAM、ATAF和CUC）转录因子是植物特有的最大的转录因子家族之一,通过参与植物胁迫信号传导途径或调节下游靶基因的表达,参与植物对生物胁迫与非生物胁迫的响应,NAC在小麦尤其是小麦与叶锈菌互作中的报道较少。本研究基于对叶锈菌诱导的小麦RNA-seq数据的分析,结合差异基因表达、GO富集、KEGG分析及BLAST比对,筛选获得了NAC类转录因子（Traes5DLD1D0CA79E）、bZIP型转录因子（Traes2AL3D7807781）、丝氨酸/苏氨酸激酶（Traes2BS9931EE821）和酪氨酸蛋白激酶（Traes2BL71ED6B5BD）等与抗病相关的候选基因,qRT-PCR分析发现这些基因的表达均受小麦叶锈菌的诱导,在此基础上重点研究了一个NAC类转录因子在小麦与叶锈菌互作过程中的功能、参与的信号途径及互作靶标的筛选。主要研究结果如下:1.TaNAC069基因的克隆与特征分析基于筛选到的NAC...
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 小麦抗叶锈病基因的研究
1.2 转录因子NAC
1.2.1 NAC的结构特征
1.2.2 NAC的分类
1.2.3 NAC转录因子参与植物受逆境胁迫的研究
1.2.4 NAC转录因子与其他蛋白的互作研究
1.3 转录组测序(RNA-seq)在筛选抗逆基因中的应用
1.3.1 RNA-seq技术对植物研究领域的影响
1.3.2 以RNA-seq为基础的多种抗病基因筛选
1.4 小麦与叶锈菌互作机制的研究
1.4.1 以RNA-seq为基础的小麦与叶锈菌互作的研究
1.4.2 小麦中NAC转录因子的研究
1.5 研究目的及意义
2 材料方法
2.1 材料
2.1.1 小麦材料
2.1.2 菌株及载体
2.1.3 引物
2.2 方法
2.2.1 材料处理
2.2.2 RNA-seq测序及原始数据处理、分析
2.2.3 差异基因分析
2.2.4 候选抗病相关基因的筛选及荧光定量PCR验证
2.2.5 TaNAC069基因的克隆
2.2.6 TaNAC069基因序列分析及蛋白结构预测
2.2.7 TaNAC069基因表达分析
2.2.8 TaNAC069基因转录活性检测
2.2.9 TaNAC069基因的瞬时表达分析
2.2.10 TaNAC069基因的功能验证
2.2.11 TaNAC069基因的多抗性分析
2.2.12 TaNAC069基因的调控机制研究
2.2.13 互作靶标的筛选
3 结果与分析
3.1 叶锈菌诱导的TcLr19转录组数据分析
3.1.1 转录组测序质量检测和RAW数据整理分析
3.1.2 参考基因组基因功能注释
3.1.3 基因比对分析
3.1.4 差异表达基因的筛选分析
3.1.5 差异表达基因的Gene Ontology富集分析
3.1.6 差异表达基因的KEGG富集分析
3.1.7 候选抗病相关基因的筛选
3.2 TaNAC069基因的克隆及分析
3.2.1 TaNAC069基因的获得
3.2.2 TaNAC069基因的序列分析
3.2.3 TaNAC069基因表达分析
3.2.4 TaNAC069基因转录活性检测及自身互作的验证
3.3 TaNAC069基因抗叶锈性的分析
3.3.1 TaNAC069基因瞬时表达小麦抗锈性的分析
3.3.2 TaNAC069基因沉默后对叶锈菌的抗性分析
3.4 TaNAC069基因多抗性分析
3.5 TaNAC069基因调控机制研究
3.5.1 TaNAC069启动子的克隆及其生物学分析
3.5.2 TaNAC069启动子序列顺式作用元件分析
3.5.3 TaNAC069启动子活性检测
3.5.4 诱饵酵母菌株的构建及AbA浓度筛选
3.5.5 酵母单杂交技术筛选酵母文库
3.5.6 候选转录因子的特征分析
3.6 TaNAC069互作靶标的筛选
3.6.1 Bait载体毒性及自激活性检测
3.6.2 酵母双杂交文库的筛选及阳性克隆PCR鉴定
3.6.3 酵母阳性克隆测序分析
3.6.4 候选互作靶标的特征分析
3.6.5 候选互作基因eEF1A在叶锈菌诱导下的表达分析
4 讨论
4.1 基于RNA-seq对抗病相关候选基因的筛选
4.2 TaNAC069蛋白特征
4.3 NAC转录因子的诱导表达分析
4.4 TaNAC069基因的抗锈性分析
4.5 TaNAC069基因的调控机制
5 结论
参考文献
在读期间发表的学术论文
作者简介
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]大豆E3泛素连接酶基因GmPUB1的克隆及功能研究[J]. 宫宇,毛卓卓,史贵霞,杨中义,喻德跃,黄方. 南京农业大学学报. 2020(05)
[2]小麦与叶锈菌互作过程中TabZIP3的功能研究[J]. 刘娜,孙天杰,陈琰,侯春燕,韩胜芳,王冬梅. 农业生物技术学报. 2020(02)
[3]基于高通量测序的野生和栽培当归转录组分析[J]. 冯伟萌,刘培,严辉,于光,郭增祥,祝蕾,马俊伟,钱大玮,段金廒. 中国中药杂志. 2020(08)
[4]基于转录组测序对小麦抗叶锈性相关基因的筛选与分析[J]. 张艳俊,杨毅清,袁心悦,王海燕,刘大群. 河北农业大学学报. 2020(01)
[5]辣椒不同发育时期果实着色的转录组分析[J]. 秦于玲,申龙斌,曹振木. 分子植物育种. 2020(17)
[6]水分胁迫下马铃薯萌芽出苗期根系转录组差异表达分析[J]. 王晓娇,蒙美莲,曹春梅,逯春杏,许飞,陈有军. 东北师大学报(自然科学版). 2019(04)
[7]人参种胚不同后熟发育阶段比较转录组学分析[J]. 冷容,胡彦婷,周艳丽,金桂花,李玲,石勇,杨红,桂大萍,薛润光,章成君. 分子植物育种. 2020(17)
[8]Transcriptomic Analysis of Differentially Expressed Genes and Alternative Splicing Events Associated with Crassulacean Acid Metabolism in Orchids[J]. Ying Zhang,Wei Dong,Xinghua Zhao,Aixia Song,Kangwei Guo,Zhongjian Liu,Liangsheng Zhang. Horticultural Plant Journal. 2019(06)
[9]NaCl胁迫下柳树的转录组测序与初步分析[J]. 李佳迪,李子英,丛日春. 分子植物育种. 2020(09)
[10]基于RNA-Seq技术的乒乓菊转录组分析[J]. 周琳,蔡友铭,张永春,杨柳燕,姚建军,薛建平,叶燕萍,席祖路,于忠正. 分子植物育种. 2020(18)
博士论文
[1]条锈菌重要致病因子PstGSRE1和PstCPK1致病机理研究及利用HIGS技术创制小麦持久抗条锈病材料[D]. 戚拓.西北农林科技大学 2018
[2]小麦TaTGA1和TaNAC29转录因子克隆及其抗逆功能分析[D]. 徐仲阳.西北农林科技大学 2018
[3]小麦TaNAC29和TaNAC2D基因克隆及抗逆功能研究[D]. 黄权军.华中科技大学 2016
[4]水稻NAC转录因子ONAC131、MNAC1和ONAC095在抗病抗逆中的功能研究[D]. 黄磊.浙江大学 2015
[5]白羊草NAC转录因子基因的克隆、表达分析及遗传转化[D]. 方志红.山西农业大学 2013
硕士论文
[1]小麦白粉病抗性相关NAC转录因子的克隆及功能验证[D]. 李若晨.南京农业大学 2016
[2]拟南芥HECT类泛素蛋白连接酶家族基因表达和功能的初步研究[D]. 邱士优.福建农林大学 2016
[3]农杆菌介导的瞬时表达系统在烟草、丹参、夏枯草中的建立[D]. 梁童瑶.西北农林科技大学 2015
[4]杜梨对盐胁迫的转录响应及生理调控研究[D]. 韩金龙.南京农业大学 2015
[5]南荻抗逆相关NAC转录因子的克隆及功能鉴定[D]. 吉璐.湖南农业大学 2013
[6]辣椒转录因子CaNAC72的克隆及其功能鉴定[D]. 林菁.福建农林大学 2012
[7]小麦抗条锈病相关NAC转录因子基因的克隆及特征分析[D]. 夏宁.西北农林科技大学 2010
本文编号：3728425
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 小麦抗叶锈病基因的研究
1.2 转录因子NAC
1.2.1 NAC的结构特征
1.2.2 NAC的分类
1.2.3 NAC转录因子参与植物受逆境胁迫的研究
1.2.4 NAC转录因子与其他蛋白的互作研究
1.3 转录组测序(RNA-seq)在筛选抗逆基因中的应用
1.3.1 RNA-seq技术对植物研究领域的影响
1.3.2 以RNA-seq为基础的多种抗病基因筛选
1.4 小麦与叶锈菌互作机制的研究
1.4.1 以RNA-seq为基础的小麦与叶锈菌互作的研究
1.4.2 小麦中NAC转录因子的研究
1.5 研究目的及意义
2 材料方法
2.1 材料
2.1.1 小麦材料
2.1.2 菌株及载体
2.1.3 引物
2.2 方法
2.2.1 材料处理
2.2.2 RNA-seq测序及原始数据处理、分析
2.2.3 差异基因分析
2.2.4 候选抗病相关基因的筛选及荧光定量PCR验证
2.2.5 TaNAC069基因的克隆
2.2.6 TaNAC069基因序列分析及蛋白结构预测
2.2.7 TaNAC069基因表达分析
2.2.8 TaNAC069基因转录活性检测
2.2.9 TaNAC069基因的瞬时表达分析
2.2.10 TaNAC069基因的功能验证
2.2.11 TaNAC069基因的多抗性分析
2.2.12 TaNAC069基因的调控机制研究
2.2.13 互作靶标的筛选
3 结果与分析
3.1 叶锈菌诱导的TcLr19转录组数据分析
3.1.1 转录组测序质量检测和RAW数据整理分析
3.1.2 参考基因组基因功能注释
3.1.3 基因比对分析
3.1.4 差异表达基因的筛选分析
3.1.5 差异表达基因的Gene Ontology富集分析
3.1.6 差异表达基因的KEGG富集分析
3.1.7 候选抗病相关基因的筛选
3.2 TaNAC069基因的克隆及分析
3.2.1 TaNAC069基因的获得
3.2.2 TaNAC069基因的序列分析
3.2.3 TaNAC069基因表达分析
3.2.4 TaNAC069基因转录活性检测及自身互作的验证
3.3 TaNAC069基因抗叶锈性的分析
3.3.1 TaNAC069基因瞬时表达小麦抗锈性的分析
3.3.2 TaNAC069基因沉默后对叶锈菌的抗性分析
3.4 TaNAC069基因多抗性分析
3.5 TaNAC069基因调控机制研究
3.5.1 TaNAC069启动子的克隆及其生物学分析
3.5.2 TaNAC069启动子序列顺式作用元件分析
3.5.3 TaNAC069启动子活性检测
3.5.4 诱饵酵母菌株的构建及AbA浓度筛选
3.5.5 酵母单杂交技术筛选酵母文库
3.5.6 候选转录因子的特征分析
3.6 TaNAC069互作靶标的筛选
3.6.1 Bait载体毒性及自激活性检测
3.6.2 酵母双杂交文库的筛选及阳性克隆PCR鉴定
3.6.3 酵母阳性克隆测序分析
3.6.4 候选互作靶标的特征分析
3.6.5 候选互作基因eEF1A在叶锈菌诱导下的表达分析
4 讨论
4.1 基于RNA-seq对抗病相关候选基因的筛选
4.2 TaNAC069蛋白特征
4.3 NAC转录因子的诱导表达分析
4.4 TaNAC069基因的抗锈性分析
4.5 TaNAC069基因的调控机制
5 结论
参考文献
在读期间发表的学术论文
作者简介
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]大豆E3泛素连接酶基因GmPUB1的克隆及功能研究[J]. 宫宇,毛卓卓,史贵霞,杨中义,喻德跃,黄方. 南京农业大学学报. 2020(05)
[2]小麦与叶锈菌互作过程中TabZIP3的功能研究[J]. 刘娜,孙天杰,陈琰,侯春燕,韩胜芳,王冬梅. 农业生物技术学报. 2020(02)
[3]基于高通量测序的野生和栽培当归转录组分析[J]. 冯伟萌,刘培,严辉,于光,郭增祥,祝蕾,马俊伟,钱大玮,段金廒. 中国中药杂志. 2020(08)
[4]基于转录组测序对小麦抗叶锈性相关基因的筛选与分析[J]. 张艳俊,杨毅清,袁心悦,王海燕,刘大群. 河北农业大学学报. 2020(01)
[5]辣椒不同发育时期果实着色的转录组分析[J]. 秦于玲,申龙斌,曹振木. 分子植物育种. 2020(17)
[6]水分胁迫下马铃薯萌芽出苗期根系转录组差异表达分析[J]. 王晓娇,蒙美莲,曹春梅,逯春杏,许飞,陈有军. 东北师大学报(自然科学版). 2019(04)
[7]人参种胚不同后熟发育阶段比较转录组学分析[J]. 冷容,胡彦婷,周艳丽,金桂花,李玲,石勇,杨红,桂大萍,薛润光,章成君. 分子植物育种. 2020(17)
[8]Transcriptomic Analysis of Differentially Expressed Genes and Alternative Splicing Events Associated with Crassulacean Acid Metabolism in Orchids[J]. Ying Zhang,Wei Dong,Xinghua Zhao,Aixia Song,Kangwei Guo,Zhongjian Liu,Liangsheng Zhang. Horticultural Plant Journal. 2019(06)
[9]NaCl胁迫下柳树的转录组测序与初步分析[J]. 李佳迪,李子英,丛日春. 分子植物育种. 2020(09)
[10]基于RNA-Seq技术的乒乓菊转录组分析[J]. 周琳,蔡友铭,张永春,杨柳燕,姚建军,薛建平,叶燕萍,席祖路,于忠正. 分子植物育种. 2020(18)
博士论文
[1]条锈菌重要致病因子PstGSRE1和PstCPK1致病机理研究及利用HIGS技术创制小麦持久抗条锈病材料[D]. 戚拓.西北农林科技大学 2018
[2]小麦TaTGA1和TaNAC29转录因子克隆及其抗逆功能分析[D]. 徐仲阳.西北农林科技大学 2018
[3]小麦TaNAC29和TaNAC2D基因克隆及抗逆功能研究[D]. 黄权军.华中科技大学 2016
[4]水稻NAC转录因子ONAC131、MNAC1和ONAC095在抗病抗逆中的功能研究[D]. 黄磊.浙江大学 2015
[5]白羊草NAC转录因子基因的克隆、表达分析及遗传转化[D]. 方志红.山西农业大学 2013
硕士论文
[1]小麦白粉病抗性相关NAC转录因子的克隆及功能验证[D]. 李若晨.南京农业大学 2016
[2]拟南芥HECT类泛素蛋白连接酶家族基因表达和功能的初步研究[D]. 邱士优.福建农林大学 2016
[3]农杆菌介导的瞬时表达系统在烟草、丹参、夏枯草中的建立[D]. 梁童瑶.西北农林科技大学 2015
[4]杜梨对盐胁迫的转录响应及生理调控研究[D]. 韩金龙.南京农业大学 2015
[5]南荻抗逆相关NAC转录因子的克隆及功能鉴定[D]. 吉璐.湖南农业大学 2013
[6]辣椒转录因子CaNAC72的克隆及其功能鉴定[D]. 林菁.福建农林大学 2012
[7]小麦抗条锈病相关NAC转录因子基因的克隆及特征分析[D]. 夏宁.西北农林科技大学 2010
本文编号：3728425
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