棉花航天诱变芽黄突变体蛋白质组和转录组学分析

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1、华中农业大学硕士学位论文棉花航天诱变芽黄突变体蛋白质组和转录组学分析姓名：蒋博申请学位级别：硕士专业：作物遗传育种指导教师：喻树迅20120626棉花航天诱变芽黄突变体蛋白质组和转录组学分析摘要芽黄突变体具有非常大的实际利用价值，一方面可以作为天然的标记用于育种，简化杂交制种和鉴定程序；另一方面是开展叶绿素合成、核质互作或者叶绿体与线粒体互作等研究的一系列生理代谢过程理想材料。因此研究棉花芽黄突变体的突变机理具有重要理论和实际意义。本研究利用航天诱变所获得的中棉所58芽黄突变体(中58vsp)和野生型作为实验材料。中58vsp其芽黄现象从第一片真叶长出开始，直到盛花期结束。真叶刚长出为

2、黄色，叶龄3天时(倒二叶)黄化最严重，5天时(倒三叶)黄化现象有所缓解，7天时(倒四叶)黄化恢复部分绿色，直到9天时(倒五叶)叶片恢复绿色。本研究以正常中58和中58vsp的1．5片真叶为研究对象，分别采用蛋白质双向电泳技术，对其倒二叶组织中总蛋白进行研究，获取和鉴定出差异蛋白，寻找出可能影响其黄化现象的相关蛋白，同时利用消减文库和eDNA芯片结合技术分离中58vsp和中58高表达或特异表达基因，通过上述方法以期从分子水平上了解芽黄突变体产生机理。本研究取得主要结果如下：1．通过对中58vsp和中58倒二叶(芽黄表现最严重时期)的总蛋白进行双向电泳，通过比较分析获得45个差异表达基因，

3、最后质谱鉴定出18个差异蛋白，其涉及光合作用，信号转导、翻译和代谢等过程。这些差异蛋白点说明芽黄突变体细胞内代谢紊乱、叶绿体发育歧化、叶绿素合成途径受到阻碍，其芽黄分子机制相当复杂，芽黄过程可能是多种蛋白参与其调控的复杂体系。2．运用实验室已构建的4个消减文库测序获得2459条Unigenes定制成芯片，分别使用中58vsp倒二叶(V2)和中58倒二叶(CK2)、中58vsp倒二叶(V2)和中58vsp倒五叶(V5)进行芯片杂交，最终芯片V2VSV5中发现上调基因115，下调基因119；芯片V2VSCK2中发现上调基因95，下调基因102。MIPS功能分类这些基因主要功能位于亚细胞定位

4、(核糖体和叶绿体最多)、蛋白功能、信号转导和代谢功能等。Pathway分析发现这些差异基因涉及最多的是核糖体、光合作用、氧化磷酸化、嘌呤嘧啶代谢和叶绿素合成途径中。两个不同芯片中还发现大量相同基因，这些基因在芽黄机制中可能起关键作用(如核糖体构成的大小亚基，类囊体膜蛋白等)。另外一些未比对上的或者未知蛋白也可能发挥一定的作用。关键词：芽黄突变体，差异蛋白，eDNA芯片，差异基因华中农业大学2012届硕士研究生学位论文AbstractThecottonvirescentmutantshadveryimportantvalueinpractical．Ononehanditcouldbeus

5、edasanaturalmarkforbreedingtoreducetimeofthehybridbreedingandprocessoftheseedidentification，ontheotherhandtheywereidealmodelsystemstostudychloroplastbiogenesisandthenatureofcommunicationbetweenthenucleus-cytoplasm，chloroplastandmitochondrion．Inordertoobtainthemolecularmechanismofthevirescentmuta

6、ntincottonwereofgreattheoreticalandpracticalsignificance．InthisresearchCCRl58anditsspacemutateCCRl58vspwereusedasexperimentmaterials．ThevirescentphenomenonoftheCCRl58vspexpressedwhenthefirsttrueleafemerged；itwasnotendeduntilthefloweringperiod．ThetrueleafwaspaleyellowwhentheycalTleout，after3dayst

7、hevirescentbecamemostseverely,5dayslatertheleafwenttorestoregradually,then7dayslatersomepartofleafcanlebackgreen,9dayslaterthecoloroftheleafbecamegreenasthesalneasthewildtypeleaf．TheexperimentWasbasedonbothleavesfromthefirst