水曲柳种子脱水耐性蛋白质组和转录组学研究

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1、万方数据学校代码：10225学号：B13110学位论文水曲柳种子脱水耐性蛋白质组和转录组学研究指导教师姓名：申请学位级别：论文提交日期：授予学位单位：刘迪姓名沈海龙教授东北林业大学博士学科专业：发育生物学2013年3月论文答辩日期：2013年6月东北林业大学授予学位日期：．答辩委员会主席：论文评阅人：聋必栉素大学万方数据UniversityCode：10225RegisterCode：B13110l

2、IIIIUllIIIIIIIIILIIIIIIIIlY2721643DissertationfortheDegreeofDoctor

3、ProteomicsandTranscriptomicsAnalysisofDesiccationToleranceofMandshuricaAshSeedsineslccatlon10ResponsetoRe-dehydrationCandidate：Supervisor：AssociateSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：DateofOralExamination：University：LiuDiProf．ShenHailongDoctorDevelopmentalB

4、iologyJune，2013NortheastForestry万方数据摘要脱水耐性是正常型种子完成体内水分相对适度平衡的一种能力。是在储藏或环境胁迫中能够存活、保证物种更好繁衍的一种适应性策略。在低温和干旱胁迫条件下，理解正常型种子如何对脱水的反应是提高种子质量和种子长期保存的前提条件。不同类型的种子脱水敏感性不尽相同，它直接影响到种子的储藏和种质资源的保存，因而种子脱水耐性的研究在理论和实践上都具有重要的意义。种子脱水耐性问题一直是种子生理学研究中比较热门的问题，但到目前为止对种子脱水耐性的分子调控机制的研究还处于探索阶段。本

5、研究以东北地区重要阔叶用材树种水曲柳的种子为试验材料，利用水曲柳已解除休眠种子的再干燥脱水过程来研究种子脱水耐性的分子机制，采用分子生物学中蛋白质组学和转录组学的试验技术，研究筛选在不同条件下(20℃；20℃硅胶处理；1℃；1℃用Ca2+处理)相对含水量为10％时种子的差异蛋白。不同条件下提取脱水的种子蛋白，通过2D．DIGE技术分离蛋白质，然后通过质谱进行鉴定。在凝胶上总共发现2919个蛋白点，具有显著性差异的蛋白点为27个，使用MALDITOF／TOF质谱仪成功鉴定出7个差异蛋白，其中6个蛋白是上调，1个蛋白是下调。特别是驱动

6、蛋白．1在低温胁迫下表现为上调，驱动蛋白．1除了在拟南芥中被发现外，很少在植物中被发现，这个蛋白与微管运动的有关，影响和调控动态生长及微管的聚集，同时提供微管和其它细胞间的结构连接，对调控微管的冷稳定性起到了很重要的作用。在种子发育过程中，脱水耐性被严格的控制，可是在正常型种子中确定种子的脱水耐性很难达到一个统一的机制。原因是种子对水分缺失的反应相当复杂。因此，从分子角度上应当分析和比较与脱水耐性相关的基因。转录调控是通过转录因子和特殊元件相互作用来进行调解的，而新一代测序技术的应用能够确定基因序列和转录本，甚至在没有参考基因的情

7、况下允许基因表达模式的大量分析。我们在水曲柳种子中获得了大约8千万个reads，从头组装产生了52，992个高质量的unigenes序列，平均长度为383bp。其中44，251unigenes被成功注释到公共蛋白数据库中，其中218和脱水耐性相关。在三个不同处理的样本中分析鉴定出显著差异的1,231个转录本。在每个处理中根据功能对unigene进行了分类，这些数据对水曲柳种子将来进一步的研究提供了丰富的数据来源。最后，我们预测到了1,683个单核苷酸多态性(SNP)，其中在200C和10C两个处理之间显示出649个多态性位点，在l

8、oC和loC钙处理两个样本之间显示出1034个多态性位点。本试验中，我们使用了Solexa技术平台建立了水曲柳种子不同处理条件下转录组。从水曲柳转录组中我们鉴定了包括Zincfinger、NAC、CytochromeP450、Protease，WRKY、MYB，bZIP，ERF，Lipase，AP2／ERF，ARF，RINGfinger、CIPK、DREB、bHLH、Pathogen-relatedprotein、MADS-box等17转录因子家族。我们发现200C、10C和钙处理loC的水曲柳种子三个样本之间转录因子家族中万方数

9、据摘要许多基因的表达发生不同程度的变化，说明多种转录因子家族共同参与了水曲柳的脱水和低温下胁迫的应答反应。表达谱分析结果显示，在各转录因子家族中，Zincfinger基因家族的胁迫应答基因数量最多，其次是Protease、NAC、ERF、bZIP、