油菜dead家族rna解旋酶对镉胁迫反应的研究
RNA解旋酶参与双链RNA解旋的过程，在RNA代谢，乃至核酸代谢过程中有着举足轻重的地位。其作为一个分子马达，在植物响应非生物胁迫中也起着至关重要的作用。在目前的研究中，通过生物信息学及组学分析方法，已经在拟南芥，水稻，大豆，土豆等多个物种中系统的分析了RNA解旋酶家族，并将之归为SF2超家族。并且目前的信息表示，解旋酶基因存在9个保守的蛋白模体序列Motif-Q、I、Ia、Ib、II、III、IV、V、VI。并构成分别具有解旋和核酸结合功能的两个蛋白结构域，这将是我们筛选该家族蛋白的一个重要参考依据。此外，根据Motif-II的DEAD（Asp-Glu-Ala-Asp,天冬氨酸-谷氨酸-丙氨酸-天冬氨酸）序列差异，将RNA解旋酶超家族蛋白分为DEAD-box，DEAH-box，DExD/H-box三个亚家族。DEAD亚家族为SFII超家族RNA解旋酶中最主要的组成部分，具有RNA解旋酶最典型的形状。然而，在上述许多物种中RNA解旋酶家族有过系统的报道，而在油菜中，却缺少系统的分析。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1□材料与方法2
1.1□材料 2
1.2□方法 3
1.2.1□RNA解旋酶基因的筛选3
1.2.2□RNA解旋酶的分类3
1.2.3□DEAD家族RNA解旋酶进化关系分析3
1.2.4□DEAD家族RNA解旋酶motif分析4
1.2.5□DEAD家族RNA解旋酶染色体定位4
1.2.6□高通量测序的方法测定基因的表达差异以及基于其结果的热图分析4
1.2.7□油菜总RNA提取4
1.2.8□油菜总RNA提取产物DNA的降解5
1.2.9□RNA提取产物反转录5
1.2.10□qRTPCR6
2□结果与分析6
2.1□生物信息学的方法筛选并分析RNA解旋酶6
2.1.1□RNA解旋酶的筛选7
2.1.2□RNA解旋酶的分类7
2.2□DEAD家族RNA解旋酶进化关系分析7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
2.2.1拟南芥DEAD家族RNA解旋酶的筛选7
2.2.2□DEAD家族RNA解旋酶基因进化树构建7
2.2.3□ DEAD家族RNA解旋酶基因motif分析7
2.2.4□ DEAD家族RNA解旋酶基因染色体定位9
2.2.5□高通量测序鉴定表达差异以及热图分析12
2.3□qRTPCR实验验证筛选结果13
3□讨论14
3.1□筛选出DEAD家族RNA解旋酶基因14
3.2□DEAD家族RNA解旋酶参与油菜镉胁迫的响应14
致谢15
参考文献15
附表一 DEAD家族RNA解旋酶基本信息17
附表二 DEAD家族RNA解旋酶BLAST分析20
附表三 DEAD家族RNA解旋酶SMART分析23
附表四 在镉胁迫下表达有差异的基因26
油菜DEAD家族RNA解旋酶对镉胁迫反应的研究
引言
镉（Cd）作为重金属元素，对植物体具有毒害作用，其常以化合物形式存在[1]。而据报告，2003年之前50年中约有22000t镉排放到土壤中，这使各地土壤出现不同程度的镉污染，这已经是植物生态安全和植物可持续发展重要阻碍因素[2]。不同植物对镉的响应因其耐逆性各有不同，并且，其积累的镉元素会随着食物链最终进入人体中，而引起慢性中毒。故而筛选低富集镉，高耐受镉的植物的重要性与日俱增[1]。
解旋酶是催化DNA/RNA双螺旋解旋的ATP依赖的马达蛋白。大多数人认为，解旋酶是主要是单向沿着结合的链移动，并且，取决于其沿着3’5’方向移动还是5’3’移动，解旋酶有一个特定的极性[3,4,5]。在很多关于核酸的生物学现象，包括复制、核酸修复、重组、转录和翻译等过程中，解旋酶都起着重要的作用[6,7,8,20,21]。因此，在生物组织中，DNA解旋酶，RNA解旋酶都发现了生物学功能的多样性。解旋酶通常分为SF1，SF2，SF3，SF4四个超家族[9,10]。RNA解旋酶大多属于SF2超家族，其结构上有8到9个保守的核苷酸序列组成的模体，即Q、I、Ia、Ib、II、III、IV、V、VI[5,6,11]。其中，模体I和II也被名为WalkerA，WalkerB模体，用于结合NTPs，并且相当保守[9]。SF2超家族包括三个亚家族，名为DEAD亚家族，DEAH亚家族，DEXD/H亚家族。其分类基于模体II的DEAD(天冬氨酸谷氨酸丙氨酸天冬氨酸）序列。RNA解旋酶已知会参与RNA代谢的所有过程，包括核酸转录、前mRNA编辑、核糖体生物合成、核质转运、翻译、RNA降解和细胞器基因表达[6,7,8]；此外，尽管存在显著的序列和生化关联性，但是解旋酶几乎不存在功能互补，即表明每种解旋酶都在细胞生理中扮演独一无二的角色[2]；并且RNA解旋酶往往能够兼有多个生理学功能。故而基于其参与RNA代谢的多重效应，可以想象，RNA解旋酶也参与了镉胁迫的响应过程[18]。现在已经有相关文献报道解旋酶提高了拟南芥对多种胁迫的响应，包括盐胁迫，热胁迫，干旱胁迫等[5,12,17,18]。此外，也有文献报道RNA解旋酶提高水稻对抗盐胁迫的能力[13]。George 等[14]也有报道RNA解旋酶和多种非生物胁迫有关，包括盐胁迫和冷胁迫。此外，有文章报道水稻RNA解旋酶家族蛋白OsSUV3提高水稻对镉胁迫的耐逆性[15]。
虽然有相关文献报道RNA解旋酶参与植物对抗非生物胁迫的响应，但是对于镉胁迫的响应却鲜有报道。此外，由于油菜基因组的复杂性，鲜有生物信息学的方法对油菜RNA解旋酶基因进行系统的组成，基因结构，进化关系，基因功能等相关信息分析的报道。
1 材料与方法
1．1 材料
实验用油菜品种为四号甘蓝型油菜，以1%次氯酸钠溶液进行消毒后，在25 ℃培养箱中过夜萌芽，选取涨势良好且均一的油菜进行水培。油菜以1/2 hoagland营养液配方培养，并且每隔三天更换一次营养液，直到油菜长出两片真叶并且第三个芽完全长出（两叶一心）。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1□材料与方法2
1.1□材料 2
1.2□方法 3
1.2.1□RNA解旋酶基因的筛选3
1.2.2□RNA解旋酶的分类3
1.2.3□DEAD家族RNA解旋酶进化关系分析3
1.2.4□DEAD家族RNA解旋酶motif分析4
1.2.5□DEAD家族RNA解旋酶染色体定位4
1.2.6□高通量测序的方法测定基因的表达差异以及基于其结果的热图分析4
1.2.7□油菜总RNA提取4
1.2.8□油菜总RNA提取产物DNA的降解5
1.2.9□RNA提取产物反转录5
1.2.10□qRTPCR6
2□结果与分析6
2.1□生物信息学的方法筛选并分析RNA解旋酶6
2.1.1□RNA解旋酶的筛选7
2.1.2□RNA解旋酶的分类7
2.2□DEAD家族RNA解旋酶进化关系分析7 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
2.2.1拟南芥DEAD家族RNA解旋酶的筛选7
2.2.2□DEAD家族RNA解旋酶基因进化树构建7
2.2.3□ DEAD家族RNA解旋酶基因motif分析7
2.2.4□ DEAD家族RNA解旋酶基因染色体定位9
2.2.5□高通量测序鉴定表达差异以及热图分析12
2.3□qRTPCR实验验证筛选结果13
3□讨论14
3.1□筛选出DEAD家族RNA解旋酶基因14
3.2□DEAD家族RNA解旋酶参与油菜镉胁迫的响应14
致谢15
参考文献15
附表一 DEAD家族RNA解旋酶基本信息17
附表二 DEAD家族RNA解旋酶BLAST分析20
附表三 DEAD家族RNA解旋酶SMART分析23
附表四 在镉胁迫下表达有差异的基因26
油菜DEAD家族RNA解旋酶对镉胁迫反应的研究
引言
镉（Cd）作为重金属元素，对植物体具有毒害作用，其常以化合物形式存在[1]。而据报告，2003年之前50年中约有22000t镉排放到土壤中，这使各地土壤出现不同程度的镉污染，这已经是植物生态安全和植物可持续发展重要阻碍因素[2]。不同植物对镉的响应因其耐逆性各有不同，并且，其积累的镉元素会随着食物链最终进入人体中，而引起慢性中毒。故而筛选低富集镉，高耐受镉的植物的重要性与日俱增[1]。
解旋酶是催化DNA/RNA双螺旋解旋的ATP依赖的马达蛋白。大多数人认为，解旋酶是主要是单向沿着结合的链移动，并且，取决于其沿着3’5’方向移动还是5’3’移动，解旋酶有一个特定的极性[3,4,5]。在很多关于核酸的生物学现象，包括复制、核酸修复、重组、转录和翻译等过程中，解旋酶都起着重要的作用[6,7,8,20,21]。因此，在生物组织中，DNA解旋酶，RNA解旋酶都发现了生物学功能的多样性。解旋酶通常分为SF1，SF2，SF3，SF4四个超家族[9,10]。RNA解旋酶大多属于SF2超家族，其结构上有8到9个保守的核苷酸序列组成的模体，即Q、I、Ia、Ib、II、III、IV、V、VI[5,6,11]。其中，模体I和II也被名为WalkerA，WalkerB模体，用于结合NTPs，并且相当保守[9]。SF2超家族包括三个亚家族，名为DEAD亚家族，DEAH亚家族，DEXD/H亚家族。其分类基于模体II的DEAD(天冬氨酸谷氨酸丙氨酸天冬氨酸）序列。RNA解旋酶已知会参与RNA代谢的所有过程，包括核酸转录、前mRNA编辑、核糖体生物合成、核质转运、翻译、RNA降解和细胞器基因表达[6,7,8]；此外，尽管存在显著的序列和生化关联性，但是解旋酶几乎不存在功能互补，即表明每种解旋酶都在细胞生理中扮演独一无二的角色[2]；并且RNA解旋酶往往能够兼有多个生理学功能。故而基于其参与RNA代谢的多重效应，可以想象，RNA解旋酶也参与了镉胁迫的响应过程[18]。现在已经有相关文献报道解旋酶提高了拟南芥对多种胁迫的响应，包括盐胁迫，热胁迫，干旱胁迫等[5,12,17,18]。此外，也有文献报道RNA解旋酶提高水稻对抗盐胁迫的能力[13]。George 等[14]也有报道RNA解旋酶和多种非生物胁迫有关，包括盐胁迫和冷胁迫。此外，有文章报道水稻RNA解旋酶家族蛋白OsSUV3提高水稻对镉胁迫的耐逆性[15]。
虽然有相关文献报道RNA解旋酶参与植物对抗非生物胁迫的响应，但是对于镉胁迫的响应却鲜有报道。此外，由于油菜基因组的复杂性，鲜有生物信息学的方法对油菜RNA解旋酶基因进行系统的组成，基因结构，进化关系，基因功能等相关信息分析的报道。
1 材料与方法
1．1 材料
实验用油菜品种为四号甘蓝型油菜，以1%次氯酸钠溶液进行消毒后，在25 ℃培养箱中过夜萌芽，选取涨势良好且均一的油菜进行水培。油菜以1/2 hoagland营养液配方培养，并且每隔三天更换一次营养液，直到油菜长出两片真叶并且第三个芽完全长出（两叶一心）。
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