文档介绍：华中农业大学
博士学位论文
棉花体细胞胚发生与合子胚发育相关基因的鉴定、克隆与功能
分析
姓名:曾范昌
申请学位级别:博士
专业:作物遗传育种
指导教师:张献龙
20070601
摘要是体细胞向胚胎发生途径转变的发育过程,是植物发育过程中的独特现象,也是细胞全能性挠辛χぞ莺途涫纠L逑赴咛シ⑸窒蟊豢醋魇强展生物学理论研究的良好模型。研究棉花体细胞胚胎发生对于阐明植物发育的分子机理,促进作物的遗传工程改良,无论在基础理论还是在实际应用价值上都具有极冉涎芯苛嗣藁ㄌ逑赴咛シ⑸讨械南赴Ш湍谠瓷蜃佣浠首先,通过形态特征从棉花组织培养中鉴定出了有效胚性能力的细胞系,从而建立有效的再生体系。在细胞水平,结合细胞培养技术应用流式细胞仪鉴定了棉花体细胞脱分化、,,两次染色体解旋的细胞学活动同内源激素的动态变化有着共同的规律和特点,是紧密联系的,是棉花整个体细胞胚胎发生过程中脱分化、再分化的细胞学和生化基础。迪至颂迮叻⑸匾;蜃试吹某晒ν诰颍⑷娣治隽嗣藁ㄌ逑赴咛シ生过程中的转录表达谱,揭示了体细胞胚胎发生的分子基础。为了分离参与体细胞胚胎发生过程有关的基因,采用际醴掷肓嗽谂咝杂俗橹透魇逼谂咦刺逯胁异表达的。进一步经过两套差异筛选程序和反向分析,最终分离鉴定获得了霾钜毂泶锏腸危砹个非冗余基因,囊括了以往植物界在本领域研究中分离的体细胞胚胎发生相关的大部分基因,而且一半以上的基因没有在以前的体细胞胚胎发生研究中报道过。其中大约胚胎发生有关基因是在胁淮嬖诘奈粗P禄颉S绕渲匾:透行巳さ氖欠掷爰撕芏转录调控因子和细胞信号转导基因,它们很可能在启动体细胞胚胎发生过程中起重际跸低车囟蕴逑赴咛シ⑸钜毂泶锏南喙鼗蚪发育的典型时期蚯霸摺⑶蛐闻摺⑿男闻摺⒂憷着摺⒆右杜。揭示了这一发育体细胞胚胎发生再建其重要的意义。源激素动态测定表明,细胞内源生长素吧に赜敕至阉乇戎档募本缭黾邮欠要作用。又通过了表达谱分析,涉及了体胚分化发育整个过程,包括胚性细胞分化前后及随后胚胎棉花体细胞胚发生与合子胚发育相关基因的鉴定、克隆与功能分析
过程中存在的几类不同基因类群及其特异的表达模式明了这一独特的生物发育过程中的基因特异和有序表达的特点。通过杂交和徊窖橹ち瞬煌嘈偷幕蚶嗳在胚胎发育的不同时期特芯苛嗣藁ê献优咝翁⒂蹋烁鞲龇⒂逼诘暮献优撸菇肆个与棉花生殖发育相关的差减文库。包括配子、合子胚、·相关基因表达谱特点,研究了两者发育起始在基因转录表达水平上所存在的分子基础共性和差异。通过鉴定差异表达基因并结合生物信息学分析表明:在细胞成分、生物过程、分子功能和可能参与的代谢途径方面,体胚和合子胚发育的相关基因的表达都具有非常相似的规律,整体基因表达和代谢过程都存在极大的相似性。即两者具有相似的形态发育过程和分子基础,也证明了体细胞胚的确可以作为合子胚发育研究的良好实验模型。当然,比较也发现两者的基因表达也存在一些不同的地方,两者有着各自特异的功能基因表达和生物代谢过程。柚J街参锬饽辖婊蜃橥诰蛟げ饬松に赜Υ鸹颍云浣辛嘶蜃等相关生物信息学分析。通过检索相关文献和数据库,评估了这一系列假想的生长素应答基因。』蚰芄槐恢实。该结果和研究数据能够大大降低基因组中候选生长素应答基因的数目并为很多未知基因提供注释。更为挖掘新的体细胞胚胎发生相关激素应答基因提供了基础。逑赴咛シ⑸淌且桓龆嘁蜃硬斡氲谋泶锏骺馗丛佣中行蚧プ解这一生物过程,我们利用鉴定的体胚发生相关基因和生物信息学相结合的方法构建了富含体胚发生相关因子的分子调控互作网络,预测了很多生物调控路径。通过检索体胚发生文献和数据库,对这一结果进行了评估。很多的实验证据证明了这一是参与体细胞胚胎发生这个独特生物过程的两个显著过程,娌异表达模式。注释及功能分类、的分子网络整体。为了寻找和预测新的体细胞胚胎发生相关基因,更深的挖掘和理方法和结果的有效性。通过构建基因网络,发现细胞死亡和细胞分裂增殖是体胚发生这一复杂而有序生物过程的核心标志。可以解释为:两者相互协调又相华中农业大学届博士学位论文Ⅱ
互制约的关系很可能决定了体细胞在胚胎发生过程中的命运。不同激素之间的复杂的互作和动态平衡关系是体胚发生中的另一个显著特征,而且它们以不同的调控方式作用于细胞分裂和细胞死亡这两个过程。这就表明体胚发生调控网络包含了极其复杂的分子调控关系和生物过程。这一草图为以后的胚胎发生分子机制和系统生物研究提供了基础平台和参考资料。掷肟寺×艘幌盗刑逑赴咛シ⑸喙睾蜓』虻娜ǔ筒糠只蚱动子,通过高通量的功能验证手段研究了这些重要基因的表达、功能