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甘草为我国常用大宗药材,被广泛应用于医疗、保健、食品等领域,年需求量巨大。目前,野生资源日趋减少,人工栽培药材已经成为甘草药材的主要来源,但是由于栽培技术、种质混杂等多种因素的影响导致栽培药材质量参差不齐,提高并稳定甘草药材质量成为了亟待解决的关键问题。基因是影响药材质量的内在因素,在基因水平上调控甘草药材的质量是目前研究的热点。对甘草功能基因组的研究能够从分子水平上揭示甘草有效成分合成及积累的相关机制,为甘草药材质量的人工调控奠定基础。构建cDNA文库的是基因筛选和研究的基础,为基因的筛选提供了了研究平台,能够更加快速而有效的获得特征基因,对基因的功能表达、质量形成机制的研究具有重要的意义。本文以乌拉尔甘草为材料,应用分子生物学、生物信息学、植物生理学等学科的方法,构建了乌拉尔甘草根部组织的cDNA文库,并对文库进行了EST分析和全长基因分析,对甘草基因特征进行了初步探讨。主要研究结果如下:(1)建立了甘草RNA提取方法和cDNA合成方法以乌拉尔甘草根组织和叶组织为材料,应用LiCl沉淀法提取甘草总RNA,应用置换合成法合成双链cDNA。电泳检测条带清晰完整,紫外检测纯度符合要求,cDNA smear条带范围在0.1 kb~6kb之间,合成的cDNA片段较长。(2)构建了乌拉尔甘草根组织cDNA文库以乌拉尔甘草根组织为材料,构建了甘草的cDNA文库,经测定原始文库的库容量为1.15×10~7,重组率为98.2%,扩增后文库库容量达到1.41×10~9,重组率为95.3%,插入片段多分布在0.5~4.8kb之间,绝大部分在1.0~2.5kb之间。(3)分析了甘草EST序列的特征以乌拉尔甘草根组织cDNA文库为材料,应用随机测序分析的方法共得到126条EST,70个独立基因,长度255bp~3110bp。通过数据库检索对得到的EST进行功能注释,结果表明:此次共发现功能已知基因45个代表86条EST,功能未定的假想蛋白质5个代表13条EST,相似性较低的未鉴定基因8个代表10条EST,无显著相似性的基因12个代表17条EST。同源性最大的蛋白质主要来源于豆科、拟南芥、水稻等植物中与植物体内代谢过程和抗性相关的酶和蛋白质。对37个功能明确的Unigene进行Clustal多序列比较分析,亲缘树分类结果与功能注释结果基本一致,基因功能解析在基因结构分类上有所体现。通过查询得到与类黄酮、糖类、氨基酸等多种有效成分相关的代谢途径,为进一步甘草功能基因的研究奠定了良好的理论基础。(4)分析了甘草的全长基因特征对得到的EST进行聚类和电子拼接,得到了3条全长基因,分别为与木质素合成关系密切的肉桂醇脱氢酶基因、与糖代谢关系密切的ATP-柠檬酸裂解酶基因和与季节相关的植物冬眠联合蛋白基因,并对基因的编码区域、启动子和酶切位点进行了分析。(5)注册了58条EST和10条全长或部分基因序列在GeneBank数据库中注册了58条EST序列和10条基因序列,其中3条基因为甘草的全长基因,GeneBank Accession分别为ES346824~ES346881、EF571294~EF571303。(6)初步探讨了所获得基因的功能通过对注释得到甘草基因功能的分析,对甘草基因的功能进行了推测。结果表明此次获得的甘草基因功能多表现在与甘草生理特征或成分积累和合成相关的各种代谢酶以及抗逆性等方面。本论文的特色和创新之处如下:(1)对于甘草的基因研究,国内起步较晚,光果甘草和欧甘草报道较多,而乌拉尔甘草相对较少,对于乌拉尔甘草的cDNA文库的构建和EST分析并未见报道。本文建立了适用于甘草地上和地下部分的RNA提取方法,构建了乌拉尔甘草根部组织的cDNA文库,同时为富含多糖的植物组织的cDNA文库的构建提供了可借鉴的依据。(2)应用随机测序技术对药用植物cDNA文库进行分析已有不少报道,但是对于甘草的EST分析并未见报道。本文通过对乌拉尔甘草根部组织cDNA文库的筛选,获得了大量的功能注释信息,并在GeneBank中注册了10条全长或部分基因序列,58条高质量的EST序列,这些ESTs及特定基因的发现为全长基因的克隆和差异基因的筛选创造了前提条件。(3)GeneBank中收录的乌拉尔甘草的信息还比较少,而功能确定的乌拉尔甘草的基因更为少见。通过对注释得到的甘草基因进行初步的功能预测,得到了一些与代谢和抗逆性相关的功能基因,为乌拉尔甘草功能基因的研究奠定了基础。