玉米和黑麦草漆酶基因的克隆和系统发育分析及玉米水分胁迫下基因表达研究

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1、中国农业科学院博士学位论文玉米和黑麦草漆酶基因的克隆和系统发育分析及玉米水分胁迫下基因表达研究姓名：路运才申请学位级别：博士专业：作物遗传育种指导教师：王天宇;黎裕20040901中国农业科学院博士论文第一章引言和生长条件等)，使得“电子RNA”分析的范围受到限制；二是，对于特殊的cDNA文库，如何取样才能鉴定到低丰度的转录类型。为了进行深入研究，构建了两类微阵列：一个是含有10—14天胚乳的5534条EsTs，另一个是包括未成熟穗的4844条EsTS，分别对代表2800和2500个单拷贝基因。结果发现，EsT和micfoarray分析均证明了表达

2、谱中的量的差异，而microarray分析检测到了较高的不同组织间基因表达的质的重叠序列。蛋自质组学的迅速发展也为玉米基因表达谱的研究提供了一条快捷的途径fDeⅥe11Ile甜df．，1999)。DalTlerval等(1998)利用双向凝胶电泳(2．DPAGE)技术分析了7个玉米近等基因系间印口g“P。2基因表达差异，鉴定并克隆到了一个新的转录激活因子基因。Ch锄g等(2000)利用质谱方法对低氧环境下，玉米幼苗根尖的缺氧耐性和蛋白质合成模式进行了研究，探讨了检测到的蛋白质在适应低氧环境时可能的作用。当然，蛋白质组学还是一种新生领域，目前尚处于初

3、期发展阶段，仍有许多困难需要克服。如双相电泳和质谱分析的灵敏度还很难将体内微量的调节蛋白质精确分析。而这种微量调控蛋白的精确表达在生命过程中起到关键性作用。另外，质谱分析仪的价格十分昂贵，约为DNA序列分析仪的十倍之多，严重影响了它的普及和被广泛应用。再者，成千上万种蛋白质问及蛋白质与其它生物大分子间的相互作用和作用方式的复杂性，同样也是蛋白质组研究所面临的问题。4生物信息学生物信息学(bioinfornlatics)是近年来新兴的一门由生物学、数学、物理学计算机科学等相互交叉而形成的学科。其目标是揭示“基因组信息结构的复杂性及遗传语言的根本规律”

4、。它是当今乃至下一世纪自然科学和技术科学领域中“基因组、“信息结构”和“复杂性”这三个重大科学问题的有机结合。主要涉及三个领域：(1)建立现代生物学所需要信息系统框架的研究开发工作；(2)旨在理解基本生物学问题的基于计算所研究工作；(3)新算法和统计学方法研究。它是生物遗传密码与电脑信息相结合，通过电脑的各种程序软件将已知的大量的核酸、蛋白质等生物大分子的核苷酸序列进行分析、计算，揭示遗传信息；通过对生物信息的查询、搜索、比较、分析，从中获取基因编码、基因调控、核酸和蛋白质结构功能及其相互关系等理性知识，推断已知序列的功能；在大量信息和知识的基础上

5、，探索生命起源、生物进化以及细胞、器官和个体的发生、发育、病变、衰亡等生命科学问题。4．1生物信息学数据库核酸和蛋白质这两大类生物大分子的序列是生物数据的主要组成部分。生物大分子的结构特点、功能分析等，使得生物数据呈爆炸式增长，加速了数据库数目的剧增和更新周期。《NucleicAcidsResearch》杂志连续七年在其每年的第一期中详细介绍最新版本的各种数据库。迄今为止，生物学数据库总数已达500个以上(表1．3)4．1．1核酸和蛋白质数据库目前比较常用的DNA序列数据库有3个：位于英国剑桥的欧洲分子生物学实验室(EuropeallM01ecul

6、”Bi0109yLabofatory，EMBL)；位于美国国家卫生研究院的GenBank(美国国家生物技术信息中心，NationalcenterforBiotechnologyInformation，NCBI)；日本DNA数据库(DNA第二章基于生物信息学的植物漆酶比较分析尽管有关漆酶的功能研究已经取得了重要进展，但是由于漆酶是一个相当复杂的基因家族，很多漆酶成员，尤其是有关植物漆酶的研究报道不多。另一方面，原核生物和真核生物中漆酶的底物非常广泛，更增加了人们对漆酶进化机制的困惑。随着模式植物拟南芥和水稻测序的相继完成(ArabidopsisGen

7、omeInitiative，2000；Goff酊dL，2002；Yuef口，．，2002)以及生物信息学的迅猛发展和大量数据库的相继建立，为植物漆酶的研究提供了有力的工具。本章对64个来自不同物种的植物漆酶基因，包括拟南芥口M6砒四妇腩口肠"口)、水稻(0n∞s口ffW上．)、棉花(Gos毋pf啪or60瑁“m)、黑麦草犯D以“埘班，阴neL)、松树(Pf，加缸Pd∞、杨树(脚“w6口船口m毋，口j“6甲眺^oc明嘲、黄杨犯一fo出，l加"f“，驴游嘲、烟草(Ⅳ记。妇M胁6dcML)以及枫树似cPrp8。越印缸细1w￡)等的结构与功能、细胞位置、组

8、织差异性表达、染色体位置及其分子进化机制等方面进行比较分析。1材料与方法1．1漆酶氨基酸序列提取在TAIR(TheArab