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表达序列标签(Expressed sequence tags.ESTs)是一种快速地进行基因功能分析及发现新基因的有效方法。为了全面了解石蒜属植物的花苞和叶片的基因表达情况,本研究利用cDNA文库,对忽地笑野生型叶片与突变型叶片及长筒石蒜花苞EST序列进行了测定,并对获得的EST进行生物信息学分析,为全面了解忽地笑叶片突变的机理及长筒石蒜花型、花色变异的原因奠定了基因组学和分子生物学方面的研究基础。 利用ZAP表达载体,构建了忽地笑野生型和突变型叶片的cDNA文库。忽地笑野生型叶片cDNA文库的初库滴度为1.2×10~6pfu/mL,重组率为93.7%;忽地笑突变型叶片cDNA文库的初库滴度为5.6×10~5pfu/mL,重组率为96%。经双酶切鉴定,两个文库的插入片段大小均在500-3000bp之间。利用大规模DNA序列测定方法,获得了忽地笑野生型叶片EST 1606条、突变型叶片EST 2132条及长筒石蒜花苞EST 4992条。 利用Phred软件对长筒石蒜花苞EST 4992条、忽地笑野生型叶片EST 1606条及忽地笑突变型叶片EST 2132条进行编辑后,分别获得4687条、1312条、1810条有效EST序列,其序列的平均长度分别为545bp、403bp、437bp,序列平均质量数分别为39.28、39.54、40.13;另外通过GC含量分析获得长筒石蒜花苞、忽地笑野生型及突变型叶片EST的GC含量分别39.46、48.33、47.51。将全部7809条有效EST序列全部提交GenBank,长筒石蒜花苞、忽地笑野生型及突变型叶片分别有4624、1304、1800条EST序列已被GenBank收录。 利用Phrap软件进行片段重叠群分析,长筒石蒜花苞4687条有效EST序列经拼接后获得967个片段重叠群(contig)与1343个单一EST(singlet)序列;忽地笑野生型叶片1312条有效序列经拼接后得到200个片段重叠群(contig)与535个单一EST(singlet)序列;忽地笑突变型叶片1810条有效序列经拼接后获得305个片段重叠群(contig)与574个单一EST(singlet)序列。随机测序所获得的同一基因的EST的数目可以在一定程度上代表该基因在该组织中的表达丰度。长筒石蒜花苞、忽地笑野生型叶片及忽地笑突变型叶片低丰度表达基因分别为1343(58.1%)、535(72.8%)、574(65.3%);中丰度表达基因分别为788(34.1%)、152(20.7%)、234(26.6%);高丰度表达基因分别为179(7.8%)、48(6.5%)、71(8.1%)。因而石蒜属植物花与叶中基因表达比较均衡,高丰度表达基因比较少,绝大多数为中、低丰度表达的基因。 BLAST搜索发现,据同源物类型分类长筒石蒜花苞有31%(1458/4687)的EST可在蛋白质或核酸水平找到同源类似物。其中有3.3%(156/4687)为转座因子(TEs),这可能与长筒石蒜丰富的花型、花色变异有关。同时还识别了一个控制花器官发育的MADS-box基因AGAMOUS。结合拟南芥基因功能分类方法,长筒石蒜花苞中参与蛋白质合成的基因最多,其次为能量代谢、信号转导等。高丰度表达的基因有聚蛋白、逆转座子相关蛋白等。忽地笑野生型叶片和突变型叶片分别有74.9%(983/1312)与78.1%(1413/1810)的EST在蛋白质或核酸水平找到了同源类似物。根据拟南芥基因功能分类的方法进行功能分类表明,参与蛋白质合成的基因最多,其次为能量代谢、细胞防卫与细胞结构、组织与生物形成、信号转导等。忽地笑野生型与突变型叶片在蛋白质合成、细胞防卫及功能不明确的其它三大类基因表达中存在着差异。在忽地笑野生型叶片中蛋白质合成及细胞防卫与细胞结构基因的表达明显高于突变型叶片,而突变型叶片中功能不明确的基因明显高于野生型叶片,说明在突变型叶片中突变事件发生后,导致了细胞防卫能力的降低及蛋白质合成能力的下降,从而影响了忽地笑突变型叶片的生长势。高丰度表达的基因有叶绿素确结合蛋白、伸长因子、脱落酸与逆境诱导蛋白等。在丰富表达基因中忽地笑野生型与突变型叶片之间没有显著差别。关键词:长筒石蒜,花苞,忽地笑,野生型叶片,突变型叶片,cDNA文库,表达序列标 签,片段重叠群