蓖麻bZIP家族鉴定及与油脂基因互作分析

【摘要】蓖麻(Ricinuscommunis.L)是胚乳型油料种子的典型代表,是重要的非食用油料作物之一。因为蓖麻适应性强、种子含油量高,其特殊的油脂成分也是优质的生物柴油原料,近年来在生物柴油产业化开发和利用中受到全世界的高度关注。调查蓖麻生长发育和种子油脂累积的分子机理是其遗传改良的基础。本研究基于蓖麻全基因组,调查了蓖麻bZIP(basicleucinezipper)转录因子家族结构特征、时空表达规律,进一步通过酵母单杂交,验证了相关的bZIP转录因子与蓖麻油脂合成基因的相互作用关系,为深入研究蓖麻bZIP家族的功能提供了重要的基础。主要研究结果如下：1.基于拟南芥和水稻bZIP成员的结构域序列以及蓖麻基因组序列,鉴别了蓖麻bZIP家族共49个成员,并根据DNA结合域序列的相似性,对蓖麻bZIP家族进行了系统分类,获得11个亚组(Group);2.基于蓖麻bZIP家族成员结构上的特征,包括结构域外的保守基序(Motif)、基因结构以及二聚化特性,系统分析了bZIP家族成员在进化和功能上的相关性。结合拟南芥bZIP家族成员的序列信息,与蓖麻bZIP成员在系统演化上的关系分析,揭示了植物bZIP在物种间具有很强的同源性；3.基于高通量的基因表达分析(DigitalGeneExpression),调查了蓖麻bZIP基因在不同组织和种子发育不同阶段的表达规律,根据时空表达差异鉴别出RcbZIP8、RcbZIP31和RcbZIP40基因的表达可能与种子油脂累积具有很强的关联性。进一步分析油脂累积相关基因启动子区域的序列特征,发现Oleosin2、DGAT2和KAR等基因的启动子区域均含有bZIP结合元件ACGT核心序列；4.利用酵母单杂交技术,验证了RcbZIP8、RcbZIP31和RcbZIP40与油脂基因启动子区域的结合活性。结果表明RcbZIP8和RcbZIP40可以与不同的ACGT核心元件有很强的结合能力,RcbZIP8和RcbZIP40可能结合ACGT元件进而调控相应油脂基因的表达,RcbZIP31不能结合任何元件。本研究结果为了解bZIP转录因子的结构和功能提供了重要的信息,同时也为揭示蓖麻bZIP转录因子与蓖麻生长和发育,尤其是在种子储存物质油脂累积中作用提供一定线索。
【作者】靳正伟；
【导师】刘爱忠；
【作者基本信息】中国科学技术大学，生物化学与分子生物学，2014，硕士
【关键词】蓖麻；bZIP转录因子；系统发生分析；组织表达模式；酵母单杂交；

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