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小麦成熟胚和幼胚脱分化过程中MADS及靶基因的差异表达分析
作&&&&者：
来&&&&源： 河南农业大学
摘&&&&要：
MADS家族蛋白是一类重要的转录因子。因最早发现在MCM1、AGAMOU、DEFICIENS和SRF四类蛋白中均含有一段保守的特异序列,把这段序列称为MADS-Box,把含有这段序列的蛋白质称为MADS家族蛋白。MADS家族蛋白以二聚体形式通过其保守的MADS-Box与特定的DNA序列相结合来调控基因的表达。迄今为止,植物中已发现数以百计的MADS-box家族蛋白及其靶基因。已经发现这些基因参与调节植物的许多生长发育过程,诸如营养器官的发生、花器官的形成及种子的发育等等。然而关于植物细胞脱分化过程中MADS盒基因的研究尚未见报道。为研究小麦成熟胚和幼胚脱分化的差异,本研究利用Affymetrix wheat GeneChip?基因芯片技术在转录水平研究了MADS家族相关基因在小麦成熟胚和幼胚脱分化过程中的表达变化,以期揭示MADS家族基因在小麦胚脱分化中的可能作用。其主要研究结果如下:
以小麦成熟胚和幼胚脱分化起始0h点为对照,分别研究2、6、12、24和72h基因的表达变化。将信号值表达变化两倍以上的基因视为有意义差异表达基因。在小麦成熟胚和幼胚脱分化过程中检测到MADS盒基因分别为81和95个。在成熟胚脱分化过程中的不同时点,有21个基因表达上调,50个基因表达下调,10个基因出现上调和下调。在幼胚脱分化过程中的不同时点,有13个基因表达上调,66个基因表达下调,16个基因出现上调和下调。其中,与花分生组织和花器官分化相关的MADS家族基因,在小麦胚脱分化中大多数表达下调;与根系生长、春化作用、胚发育相关的MADS家族基因在小麦成熟胚脱分化中以上调为主,但在幼胚脱分化中以下调为主;与叶片生长、外界信号反应、开花时间相关MADS家族基因在成熟胚和幼胚培养的整个过程或某些时点表现为下调表达。此外,还发现了两个未知功能的MADS家族基因,m7和cdm51在胚脱分化过程中也发生了有意义的差异表达。这些差异表达的基因可能在小麦胚脱分化过程中起重要作用。
利用生物信息学技术,对MADS家族基因种类及其相应的靶基因进行了查找和挑选。在小麦基因芯片中检测到PI、AGL9、SEP3、AP1、SVP、SQUA、CO和AG 8种MADS家族转录因子及其9种靶基因。在成熟胚脱分化中有共18个转录因子基因,所调控的靶基因有25个;在幼胚中有21个转录因子基因,所调控的靶基因有16个。其中CO和PI两种转录因子及其靶基因在成熟胚脱分化下调倍数比幼胚大;AP1、SQUA、AGL9 3种转录因子及其靶基因在幼胚脱分化中的作用比成熟胚更加活跃;AG、SVP两种转录因子及其靶基因在成熟胚中以上调为主在幼胚脱分化以下调为主;SEP3转录因子及其靶基因在成熟胚和幼胚脱分化中的都以下调为主,且变化倍数差异不大。推测在成熟胚和幼胚脱分化中,SEP3转录因子及其靶基因的作用相近,其他7种转录因子及其靶基因表达差异较大比较复杂。可见,MADS家族转录因子及其靶基因在成熟胚和幼胚脱分化过程中以下调为主。这一结果表明,这些基因的下调表达可能有利于小麦胚的脱分化启动和进行。并非仅仅局限于组织细胞的分化,它们在细胞的脱分化中同样起着重要的作用。成熟胚和幼胚中基因的差异表达可能对这两种外植体来源的愈伤组织的再生能力具有重要影响;这方面的深入研究,对揭示其小麦胚脱分化的分子机理,以实现对小麦胚脱分化过程的人为调控具有重要意义。
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? 摘要8-10
? 1 文献综述10-20
1.1 MADS-box 的起源、进化10
1.2 MADS-box 基因的分布及其分类10-11
1.2.1 MADS-box 基因的分布10-11
1.2.2 MADS-box 基因的分类11
1.2.3 植物MADS-box 基因的分类11
1.3 MADS-box 基因的结构、MADS-box 蛋白转录因子的结构及其相互作用11-14
1.3.1 MADS-box 基因的结构11-12
1.3.2 MADS-box 基因的序列特性12
1.3.3 植物转录因子及MADS 盒蛋白转录因子12-13
1.3.4 MADS 盒蛋白转录因子与靶基因的相互作用13-14
1.4 植物花器官发育的 MADS-box 基因调控14-15
1.4.1 植物花发育的“ABC”模型及其发展14-15
1.4.2 “ABC”模型适用单子叶植物的证据15
1.5 植物MADS-box 基因的生物学功能及其多效性15-18
1.6 基因芯片技术的研究现状18-20
? 2 引言20-22
? 3 材料与方法22-30
3.1 基因芯片实验方法22-28
3.1.1 材料处理22
3.1.2 RNA 的提取22
3.1.3 RNA 的纯化22-23
3.1.4 cDNA、cRNA 的合成与纯化23-25
3.1.5 cRNA 片断化25-26
3.1.6 芯片杂交26-27
3.1.7 芯片检测参数的获取27-28
3.1.8 数据分析28
4.1.9 差异表达基因的注解及分类28
4.2 半定量RT-PCR 扩增及琼脂糖凝胶电泳检测28-30
? 4 结果与分析30-46
4.1 小麦成熟胚和幼胚脱分化过程中MADS 家族基因的差异表达分析30-38
4.1.1 分生组织特性相关基因的表达34-35
4.1.2 与花器官ABCDE 模型相关基因的表达分析35-36
4.1.3 根生长相关基因的表达36-37
4.1.4 叶片生长相关基因的表达37
4.1.5 胚发育相关基因的表达37-38
4.1.7 春化作用相关基因的表达38
4.1.8 开花时间相关基因的表达38
4.2 小麦成熟胚和幼胚脱分化过程中MADS 家族转录因子及其靶基因的表达分析38-45
4.2.1 成熟胚和幼胚脱分化过程中AG 转录因子及其靶基因的表达分析39-40
4.2.2 小麦成熟胚和幼胚脱分化过程中AP1转录因子及其靶基因的表达分析40
4.2.3 小麦成熟胚和幼胚脱分化过中SEP3 转录因子及其靶基因的表达分析40-41
4.2.4 小麦成熟胚和幼胚脱分化过程中SQUA 转录因子及其靶基因的表达分析41-42
4.2.5 小麦成熟胚和幼胚脱分化过程中CO 转录因子及其靶基因的表达分析42-43
4.2.6 小麦成熟胚和幼胚脱分化过程中PI 转录因子及其靶基因的表达分析43
4.2.7 小麦成熟胚和幼胚脱分化过程中SVP转录因子及其靶基因的表达分析43-44
4.2.8 小麦成熟胚和幼胚中AGL9 转录因子及其靶基因的表达分析44-45
4.3 MADS 家族基因表达的半定量RT-PCR 检测45-46
? 5 结论与讨论46-48
5.1 MADS 盒基因功能的复杂性46
5.2 小麦成熟胚和幼胚脱分化中MADS 盒基因的差异表达可能决定了其再生潜力的不同46-47
5.3 小麦成熟胚和幼胚脱分化中可能存在与MADS 盒基因相关的信号传导事件47-48
? 参考文献48-58
? ABSTRACT58-60
中国学术期刊网络出版总库[1] 刘强,张贵友,陈受宜;;科学通报;2000年14期[2] 杨致荣,王兴春,李西明,杨长登;;遗传;2004年03期[3] 王光清,胡建广,赵相山,程宁辉,钱晓茵,杨金水;;Acta Botanica S1997年11期[4] 白素兰,刘永胜,孙敬三,谢戎;;植物学报;2000年02期
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京公网安备75号MC中用什么方式种植小麦在单位面积效率最高？（注意小组） | 死理性派小组 | 果壳网 科技有意思
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以前有发过一个不符合mc规则的小麦种植效率题。。。这个题目会比那个题目更符合mc的规则，当然计算难度也成倍增加，不再是计算单块地的期望值就能解出来的了。OK，那首先，先来学习一下MC中小麦（以及胡萝卜马铃薯）的生长机制。小麦生长需要经历8个阶段。当种子种下，小麦会进入阶段1。当小麦生长7个阶段，到达阶段8后，即为成熟，此时收割可得到小麦和种子，称之为有效收割，记为1。在1~7阶段收割的小麦只会掉落1个种子，称之为无效收割，记为0。在每个游戏刻（0.05秒），每个方块有3/4096的概率得到一个随机刻。若小麦在其所在方块亮度大于或等于9时获得一个随机刻，它将有一定概率成长到下一阶段。这个概率p由如下公式计算得到：其中，当处在计算中的小麦周围八格中有至多2格种植着小麦，而且这至多2格小麦均处在计算中的那个小麦的同一条南北向或东西向的轴上时，a取1，否则a取0.5；若计算中的小麦底下是湿耕地，则b取4；否则b取2；（若某块耕地周围同一层的9x9的矩形空间内有水方块，则为湿耕地，否则为干耕地）c和d分别是计算中的小麦周围的8格地面中干耕地和湿耕地的数量。以上是小麦的生长机制。但是，大规模的小麦田里，通常会搞水流收割，此时水流的流向会受障碍物的影响。（虽然水坑也会对水流产生影响，但为了方便行走通常会覆盖其他方块，因此也视为障碍物）为了美观，发射水流用的发射器是装在地上的，作用是控制其正上方那一格水源方块的有无。光源方面使用的是最廉价的材料：南瓜灯，可以将其所在方块的亮度设定为15格。那么下面说明一下（处在同一层的）水流和光照的机制：水源方块的阶段可记为0。任何阶段低于7的水方块会向周围的空气方块或水方块扩散。若所扩散到的方块的阶段将会是来源方块的阶段加一。如果扩散到的是水方块，那只有在扩散到的方块的阶段大于来源方块阶段加一的情况下才会被重新设定阶段。如果水方块的阶段达到7，则会停止扩散一个方块的光亮度取决于其周围的光源方块亮度减去这个方块到这一光源方块的出租车几何（计算距离时只能走6个延直线的方向，即东西南北上下，而不能打斜算）中的最短路径。当存在多个光源时，取这多个结果中的最大值。一条路径中的水方块会使这一条路径的长度计算结果+2，玻璃和树叶方块会使结果+1，其他非实心方块对结果计算无影响。------------------------------------------那么问题来了。在一块可视为大小无限的地上，如何排布小麦、水源（上方必须有障碍物，只要是水无法冲走的即可）、南瓜灯（只能放在和小麦同层（可以是水源上方）或地面）和发射器，隔多长时间收割一次可以使单位面积小麦的生长效率最大？效率p的公式如下：其中，t为每次收割的时间间隔，a为平均每个小麦生长时间t后能达到有效收割的概率，b为小麦种植面积占整块地的面积的比例。----------------------------------------------这个应该够让你们算很久了吧。。。顺带一提，这个虽然有一点点实用意义（毕竟是完全按照mc的原理来出的题目），但总的来说还是没有太大用处的。我只不过出了一道很坑爹的题目而已。。。
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首先你确定好布局后p就确定了对不？那么收割时间还是按之前那个gamma分布算
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