簸箕柳花序发育相关基因动态表达毕业论文

 2021-04-12 11:04

摘 要

簸箕柳(Salix suchowensis)生长周期短,单位面积生长量大,全基因组测序已经完成,但功能基因组研究还处在初始阶段。挖掘簸箕柳基因库资源是进一步开发利用其价值的重要环节。近年来,柳树“飘絮”已经严重干扰种植区人民的日常生活,如何控制“飘絮”已是迫在眉睫。“飘絮”本质上是柳树柔夷花序小花授粉后胚根细胞的纤维状伸长,这种伸长受到多个基因协同调控。柳树花序转录组分析和候选基因表达分析将揭示“飘絮”形成的部分机制。本论文选择了柳树7个不同时期花序为研究材料,提取总RNA,反转录后进行高通量测序,获得非冗余基因的平均读长350bp,超过400bp非冗余基因数目达22,961个,对每个个发育阶段进行了两两比较,对显著性差异基因进行分析。

关键词:簸箕柳;花序发育,转录组测序

Sequencing of the floral sequence of Salix suchowensis

ABSTRACT

Salix Suchowensis (Salix Suchowensis) has a short growth cycle, a large growth per unit area and complete genome sequencing, but the functional genome research is still in its initial stage. Excavating the resources of dustpan willow gene pool is an important link to further develop and utilize its value. In recent years, willow floats have seriously interfered with the daily life of the people in planting area. Floated floss is essentially the fibrous elongation of radicle cells after pollination of willow inflorescences, which is controlled by multiple genes. Transcriptome analysis and candidate gene expression analysis of willow inflorescence will reveal Part of the formation mechanism of flotillation. In this paper, three stages of willow inflorescence were selected as the research materials, total RNAs were extracted and high-throughput sequencing was carried out after reverse transcription, the average reading length of non-redundant genes was 350bp, which exceeded the number of non-redundant 400bp genes to 22961.

Key words:Dustpan; inflorescence; sequence of transcriptional sequences

目 录

前言 3

1 文献综述 4

1.1 基因组测序概述 4

1.2基因组测序技术 4

1.2.1转录组测序应用 5

1.2.2测序平台的选择 5

1.3转录组研究进展 6

2 试验过程与方法 7

2.1簸箕柳花序收集 7

2.2 RNA 提取及 mRNA 纯化 7

2.3 反转录和建立测序文库 8

2.4 高通量测序方法和流程 8

2.5转录组生物信息学分析 9

2.5.1同源性注释 9

2.5.2功能性注释 10

2.5.3不同生长期差异表达基因查找 10

2.5.4转录组SSR查找及半定量RT-PCR验证 10

3 试验结果与分析 11

3.1花序收集与保存 11

3.2 RNA提取及mRNA纯化 11

3.3高通量转录组测序结果及组装 12

3.4转录组生物信息学分析 13

3.4.1同源性注释和功能注释 13

3.4.2特异功能基因查找 14

3.5转录组SSR查找及半定量RT-PCR验证 14

4 结论与讨论 16

致 谢 18

参考文献 19

前言

柳花通常有发达的蜜腺,也是重要的蜜腺植物。它们的根、叶、皮富含水杨酸、鞣酸、鞣质等物质,具有重要的药用价值。柳树长得很快,很容易通过砍伐繁殖。它们也广泛应用于能源植物,如将柳树木质纤维素转化为生物乙醇,以及回收木质素和其他燃烧加热或发电副产品。柳树除了具有重要的经济价值,还有重要的生态价值。如柳树根系发达,且被埋后会产生大量的不定根,是优良的水土保持、防风固沙树种。

但近年来,杨柳飞絮问题严重影响人们的工作和生活,因此解决杨柳飞絮成为重点研究问题之一。簸箕柳属于杨柳科柳属,雌雄异株植物,单性柔荑花序下垂, 雌、雄花均为无被花。柳树一般当年可达到性成熟,花期为二月初至三月上旬,蒴果, 种子小,无胚乳。柳树种子成熟期可从三月中旬持续到四月下旬,此时, 蒴果开裂,形成飞絮[1]

转录组是指特定细胞在一定功能状态下转录的所有RNA的总和。由于高通量转录组测序技术能够在特定状态下快速识别不同组织的转录产物,因此在生命科学研究的各个领域得到了广泛的应用。通过转录组分析,一方面可以获得已知基因的表达和在一定条件下选择性剪接的信息,另一方面也可以在非参考基因组物种中发现功能基因和新的转录产物[2]。杨柳小叶本质上是种子基部的表皮毛,它起源于胚珠表皮的单个细胞,帮助种子通过风传播。在实践中发现,一个鸟苷酸激酶基因Smat-like57550表达较为特异。通过半定量RT-PCR进一步验证出该基因在花序发育过程中都有较高的表达。不同生长期花序转录组测序分析,挖掘控制表皮毛形成的相关基因,以期为不飞絮杨树、柳树品种培育提供重要资源。

现阶段对于簸箕柳功能基因组研究仍处在初级阶段,还需要进行深度的探索。本论文是在课题组已初步建立的簸箕柳序列和基因组结构分析的基础上再次对花序进行基因组测序。本论文选择了柳树不同时期花序为研究材料,提取总RNA,反转录后进行高通量测序,通过生物信息学分析和同源基因突变表型比较,找出表达较为特异基因。通过半定量RT-PCR进一步验证出该基因是否在花序发育过程中都有较高的表达,以推测这种功能性基因是否能对维持柳絮发育起了重要的作用。

1 文献综述

1.1 基因组测序概述

生命所编码的大部分信息都在遗传物质的DNA序列中。了解这些遗传信息对生命科学的研究具有重要意义。DNA测序是破译这些遗传信息的重要手段。它对揭示动植物的生长、发育、进化和起源起着重要作用。近几十年来,DNA测序技术发展迅速。在现代生物学研究的各个领域也有广泛的应用。

基因组测序主要包括四个过程,从Denovo测序到重测序到简化测序到外显子测序。对未知基因组序列进行测序、测序和组装,构建了该物种的参考基因组序列图,为物种基因发现和功能验证提供了数据基础,并通过COMP研究了生物生物体的起源和演化。基因组学。对已知基因组序列的基因组序列进行测序,在此基础上,对个体或群体进行不同的分析,并全面挖掘该物种全基因组中的遗传变异。信息、开发海量标记;进行群体进化研究、GWAS、BSA定位分析、性状关联分析等研究。为了简化基因组序列的复杂性,采用酶切技术和序列芯片捕获技术,研究了基因组的遗传结构变异,获得了高通量标签,并检索了大量SNP和DENEL标记。研究了动植物遗传图谱、QTL定位、BSA定位、GWAS和群体进化。外显子测序采用序列捕获技术捕获和富集整个基因组外显子区域DNA,然后进行高通量测序,探索基因组编码区中的基因座,并更经济有效地测序基因组1%至3%。研究与动植物性状、种群进化人类疾病相关的编码区域内的DNA变异。

1.2基因组测序技术

第一代测序技术。在DNA合成过程中,荧光标记的DDNTP不能形成磷酸酯双键,因此只能一次合成一个碱基,然后用高分辨凝胶电泳和放射自显影法确定合成碱基序列。上述测序技术由美国Biosystems公司改进。四种不同颜色的荧光染料被用来标记不同的DDNTP。单引物聚合酶链反应用于合成DNA片段,3'末端只有一个碱基差异。通过对荧光信号的毛细管电泳检测,实现了测序的自动化,大大减少了测序时间和操作难度[3]。

第二代高通量测序技术的主要代表有Roch 454、Illumina和ABI是。与第一代测序技术相比,上述三种平台具有极大的提高测序通量的优势,但也具有不同的优势[4]

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