拟南芥和水稻非特异脂质转运蛋白的分子进化、表达模式以及在花药发育中的功能分析rchy1与csa互作的功能机理初步探讨

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1、上海交通大学硕士学位论文拟南芥和水稻非特异脂质转运蛋白的分子进化、表达模式以及在花药发育中的功能分析RCHY1与CSA互作的功能机理初步探讨硕士研究生：黄岳学号：1120809033导师：张大兵教授申请学位：理学硕士学科：生物学所在单位：生命科学技术学院答辩日期：2014年6月授予学位单位：上海交通大学万方数据DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterEvolutionaryandExpressionProfileAnalysisofthenon-specificLipidTransferPr

2、oteinsGenesSuperfamilyinArabidopsisthalianaandRice(Oryzasativa)&TheResearchofProtein-ProteinInteractionbetweenRCHY1andCSACandidate：YueHuangStudentID:1120809033Supervisor：Prof.DabingZhangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：BiologyAffiliation：SchoolofLifeScienceDateofDefence：June，201

3、5Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity万方数据万方数据万方数据万方数据上海交通大学硕士学位论文摘要（一）拟南芥和水稻非特异脂质转运蛋白的分子进化、表达模式以及在花药发育中的功能分析植物非特异脂质转运蛋白(non-specificlipidtransferproteins，nsLTPs)是一类小分子碱性蛋白，该蛋白家族在植物的角质蜡质形成、信号转导以及生殖发育等方面发挥了重要的功能。尽管目前通过正向遗传学的方法，已经克隆出几十个植物nsLTPs基因并对它们的功能有了初步探讨，但在系统对比研究拟南芥和水稻中nsLTP

4、s的分子进化、基因表达和功能预测方面仍很欠缺。本研究从生物信息学的角度出发，尝试利用生物信息学的方法，通过对比分析45个拟南芥和49个水稻nsLTPs基因的亚家族分类、基因复制、蛋白结构、表达模式和功能预测等信息，围绕拟南芥和水稻nsLTPs可能的分子进化、蛋白功能和表达分布的异同展开探讨，初步阐明nsLTPs基因家族在单双子叶中可能存在的进化、表达模式和功能上的差异。同时以花药发育过程为例，细致分析和推测花药发育中的不同亚家族nsLTPs基因在生殖发育过程中不同时期的生物学功能，主要研究结果表明：1）从蛋白结构上来看，不同物种在不同环境中进化上的差异，造成了不同的nsLTPs亚家族；拟

5、南芥的nsLTPs基因更多的定位于内质网上，可能更多的参与内质网合成的疏水化合物的运输，而与之相对的是水稻中的nsLTPs分布更为广泛--从细胞核到细胞质都有分布，推测对于整个细胞内部的物质运输都起到重要作用。2）从拟南芥和水稻的nsLTPs家族基因的染色体分布可以看出，部分的家族成员在染色体上以基因簇的方式呈现，特别是一些基因有紧密连锁的关系，这说明在nsLTPs家族基因进化的过程中可能由同一片段起源，而且发生了多拷贝复制。3）nsLTPs的GO功能分析表明，在生物学过程中nsLTPs主要参与水稻中从定位到运输这个整体过程，可以看出其功能十分完备，而拟南芥中的nsLTPs的富集数据显示

6、，除了定位运输以外，更表明其功能与脂质具有密切关系。4）对拟南芥和水稻的nsLTPs家族的不同时期和组织部位的表达谱芯片表达和聚类分析，发现nsLTPs在拟南芥中的分布十分广泛，但是其表达数据仍遵循着一定的规律，这一定程度上佐证了部分nsLTPs基因对于角质层的合成和花药部分绒毡层的形成有重要的作用。5）通过比对水稻和拟南芥这两种植物的nsLTPs的表达数据，我们可以发现I万方数据上海交通大学硕士学位论文nsLTPs在花药发育的不同时期的表达情况有较大差异，表现出了较高的广谱性和互补性，从而显现出完善的功能分工和协调控制。本研究研究结果以期为将来研究nsLTPs在植物中的遗传学功能、以及

7、雄性不育应用提供相应的理论依据。（二）RCHY1与CSA互作的功能机理初步探讨了解植物花药发育和花粉发育过程，对于提高人们对植物基本生命现象的认识以及作物杂交育种提高农业产量具有重要意义。我们实验室前期已经分离鉴定到一个控制水稻叶片中糖到花器官（包括花药）分配的关键MYB转录因子CSA(CarbonStarvedAnther)，该转录因子可以直接控制花药中单糖转移酶的表达，从而实现对糖分子从源到库分配的调节。因此，进一步研究CSA可