芽休眠是高等植物为适应外界不利环境条件而演化出的一种有益的生物学特性，是一个包含诱导、维持、解除的动态变化过程。芽休眠期间受多种因素和多个基因的综合调控，包含温度、光照、转录水平、表观遗传水平等。钙调素结合转录因子（Calmodulin-binding transcription activator, CaMTA）是一类广泛存在于真核生物中结构保守的转录因子，在钙离子介导的植物生长发育、胁迫反应和激素信号途径等方面具有重要的调控作用。通过CaMTA基因家族的鉴定及表达模式分析，可以探究该基因家族成员在葡萄芽休眠中可能的作用，为研究关键CaMTA基因调控芽休眠的分子机制提供研究对象。本实验对14个物种经过序列鉴定分析，共得到120个CaMTA基因家族成员，并对其进行了结构域分析、序列比对、系统发育分析、共线性分析以及不同条件下的葡萄CaMTA基因表达谱分析等工作。同时，以葡萄休眠芽为材料，利用RT-qPCR技术验证了葡萄CaMTA基因在葡萄芽休眠期间的表达情况，筛选出了一批参与葡萄芽休眠和响应非生物逆境的关键CaMTA基因（VIT_01s0010g03850、VIT_05s0020g00630、VIT_05s0077g01240）。这些研究为进一步分析葡萄CaMTA基因在葡萄芽休眠和逆境胁迫中的功能奠定了基础。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1 材料与方法1
1.1 材料 1
1.2 方法 2
1.2.1 序列检索3
1.2.2 CaMTA基因家族成员鉴定3
1.2.3 CaMTA家族成员生物信息学分析3
1.2.4 RNA提取和RTqPCR3
2 结论5
2.1 CaMTA基因家族成员的鉴定5
2.2 CaMTA家族成员的序列特征和基因位置分析5
2.3 CaMTA的蛋白质序列比对，系统发育树和结构域分析6
2.4 CaMTA家族成员共线性和Ka/Ks分析7
2.5 葡萄CaMTA在芽休眠期间的表达模式9
2.6 葡萄CaMTA在非生物胁迫下 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: #351916072# 
的表达模式10
2.7 葡萄CaMTA在果实发育过程的表达模式11
3 讨论 11
3.1 CaMTA基因家族鉴定11
3.2 CaMTA在葡萄芽休眠中的功能分析11
3.3 CaMTA在葡萄非生物胁迫下和果实发育过程中的功能分析12致谢12
参考文献12
附表S1 CaMTA基因长度14
附表S2 CaMTA基因CDS量16
附图S1 其他9个物种CaMTA在染色体上的分布24
CaMTA基因家族鉴定及其在葡萄芽休眠中的功能分析
引言
CaMTA（calmodulinbinding transcription activator）基因家族是一类含有CaM结合位点的转录因子，能与CaM结合起到转录激活作用。所有CaMTA家族的转录因子都具有保守的功能域模块结构:从N端到C端按顺序有着一个CG1结构域、一个TIG结构域、ANK重复结构域和串联重复数量不等的IQ基序等功能性结构域。目前在多种植物上都鉴定出了CaMTA基因家族成员。Ming Wei等测定了杨树的7个CaMTA基因家族成员，并且经过启动子顺式元素分析发现大多数CaMTA基因含有与胁迫或植物激素相关的顺式元件[1]。Poonam Pant等通过对棉属植物树棉、雷蒙德氏棉、陆地棉进行CaMTA家族全基因组比较分析，发现三个不同种棉花各拥有6、7、9个成员，进化分析的结果表明基因家族成员个数的差异与进化分歧的程度有关[2]。
在前人的研究中，CaMTA基因家族被证明在响应冷应激、芽休眠进程、与激素相关的生长发育调节等环节起到调控作用。CaMTA基因在响应低温上存在直接与间接作用，它的CG1结构域与早期低温反应密切相关。同时，CaMTA基因通过调控与冷应激相关的CBF基因间接参与响应低温的冷驯化、调节低温胁迫等过程[3]。CaMTA基因对芽休眠上存在直接与间接调控，主要是通过芽休眠过程中冷的感知，通过钙离子信号途径参与调控芽休眠进程。CaMTA基因中的IQ结构域介导调控休眠CAM通路[4]。同时，CaMTA基因还通过调控与休眠相关的蛋白或者激素间接参与休眠调控过程。有研究报道，camta1突变体中有17个与生长素相关的基因表达上调，占上调基因总数的27%[3]。因此，CaMTA可能与生长素调控生长生理相关。Yang等研究表明，7个番茄CaMTA基因在番茄发育和果实成熟过程中都呈差异性表达，同时这些基因都受乙烯诱导表达[5]。这说明CaMTA参与果实发育成熟的调控。
植物的芽休眠是在应对季节性变化、极端气候等不利环境条件时，通过一系列生理生化调节避开逆境的自我保护措施。Lang将含有分生组织的植物结构可见生长的暂时停止定义为休眠，并基于引起休眠的因素将其分为内休眠、类休眠和生态休眠[6]。内休眠的定义是生长结构自身多种内部因素导致正常的生理生长受到抑制，类休眠是植物其他结构生理活动影响或抑制了生长结构的生理活动，生态休眠是植物因为周围环境的光照、温度、湿度等因素导致的生长结构暂时性生长停滞。芽休眠的过程中，其内部变化涉及到水分代谢、激素代谢、能量代谢、钙离子信号转导等多种生理生化过程，同时芽休眠也受外部温度、光照等多种环境因素影响[7][8][9]。在分子水平上，这些生理生化反应都由相应的基因调控，这说明了芽休眠是由多种因素、多个基因综合调控的生物进程。休眠全过程，包括诱导、接触及其控制机制，国内外研究者进行了大量研究，至今仍未能探索透彻。
对于葡萄的芽休眠，目前国内外研究较多的是葡萄芽破眠过程中各生理指标的变化以及人工打破休眠措施对葡萄芽休眠解除的影响机制[10]。研究破眠剂单氰胺解除芽休眠时发现，单氰胺通过抑制抗氧化酶活性来诱导氧化应激反应，而氧化应激反应能够活化Ca2+通道，诱导提高Ca2+浓度，进而影响钙调素（calmodulin, CaM）、钙调蛋白结合蛋白（Cabinding protein, CBP）、钙离子依赖的蛋白激酶（Cadependent protein kinases, CDPK）等下游受体[11]。CaM自身不具备作为酶的活性，但CaM与Ca2+结合形成复合体可以通过调控下游多种靶蛋白的活性来调节一系列的细胞活动。CaMTA能与CaM结合起到转录激活作用。Asosii Paul等通过对茶树在冬季休眠期间的基因表达谱分析，发现在休眠中钙调蛋白结合蛋白CBP表达上调，并且CBP与活化的钙调蛋白CaM相互作用并调节几种功能，包括代谢酶，转录因子，离子通道和泵，以及结构蛋白[12]。钙调蛋白结合蛋白(CBP)能与CaM结合起到活化CaM的作用，CaMTA就是钙调蛋白结合蛋白的一种。这些研究说明了CaMTA通过影响钙离子信号途径参与芽休眠及进程调控。

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