甜橙乙烯诱导酯酶基因家族的进化和表达分析

【摘要】乙烯在植物对生物和非生物胁迫的反应以及生长和发育过程中起着重要的作用。柑橘乙烯诱导酯酶(CitrussinensisEthyleneInducedEsteraseGene,CsEIE)基因可被乙烯和伤害处理诱导而大量表达,暗示其可能在柑橘抗逆反应中起重要作用。在漫长的进化过程中,CsEIE和其它高等生物的基因类似,通过重复逐渐形成了一个基因家族。甜橙全基因组草图、[AIR、Phytozome等多个植物物种的基因组序列的释放为系统分析CsEIE基因家族成员的进化历史与功能分化提供了可能。本研究以CsEIE基因家族成员为对象进行分析,得到以下结果：1、运用生物信息学分析技术,比对了多个物种的EIE家族基因,确定甜橙中EIE基因家族有18个成员。CsEIE家族成员分布在4条染色体上,通常成串联重复排列；不同基因的外显子数目变异范围为1-5；该基因家族绝大多数成员含有3个保守基序。系统发生学分析结果显示,被子植物EIE家族基因聚为三个分支,表明EIE基因家族在被子植物进化分支前就己存在。系统发生树上,甜橙CsEIE1-CsEIE8属于同一分支,推测是在柑橘物种分化后由种内基因重复事件产生。表达分析结果显示,CsEIE基因家族在转录活性、表达模式上已经出现了较大的分化。2、选择进化树的第一进化枝的家族成员CsEIEl-CsEIE8,分别对每个基因ATG上游3.0kb左右的启动子序列进行顺式作用元件分析,发现这8个CsEIE基因启动子的各种顺式作用元件在种类和数量上有明显的差异。总体上包含以下几个类别：响应脱落酸、生长素、茉莉酸甲酯、水杨酸、乙烯等激素信号的元件,响应高温、低温、缺氧、干旱、伤害、病原体等胁迫信号的元件,以及控制胚乳、种子、叶肉细胞、分生组织特异性表达元件,叶片形态发育、昼夜节律调节元件。说明该这些成员可能参与植物的防御应答,也有可能参与植物的生长、发育的调节和控制。3、运用实时定量PCR的方法,结合高通量转录组测序技术,分析了CsEIE(1.3)、CsEIE2.CsEIE4.CsEIE5,CsEIE(6.8)和CsEIE7六组基因分别在水杨酸、脱落酸、乙烯和伤害诱导下的表达模式。结果显示,CsEIE(1.3)、CsEIE2和CsEIE4基因在所有处理条件受到诱导,以乙烯和伤害处理诱导最大。其中CsEIE2基因对诱导的响应最为强烈。CsEIE5基因仅受水杨酸的诱导。CsEIE(6.8)受水杨酸和脱落酸的诱导。CsEIE7的表达量始终维持在极低的水平,可能是假基因。4、克隆了CsEIE1、CsEIE3和CsEIE4基因上游约3.0kb的启动子序列,并构建了CsEIE1、CsEIE3和CsEIE4基因启动子驱动GUS表达的5’缺失表达载体。通过根癌农杆菌介导的浸花法,将表达载体转入拟南芥中。这些结果将为进一步鉴定和分析CsEIE家族基因的功能提供参考。
【作者】王萱；
【导师】钟广炎；
【作者基本信息】西南大学，细胞生物学，2014，硕士
【关键词】甜橙；EIE；进化；表达；启动子；

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