烟草突变体库创建与功能基因组学研究
烟草钾转运蛋白KUP基因家族鉴定与表达分析
烟草钾转运蛋白KUP基因家族鉴定与表达分析目录一、内容概要 (2)1. 研究背景 (2)2. 研究目的与意义 (3)3. 研究方法与实验设计 (4)二、烟草基因组与KUP基因家族的初步分析 (5)1. 烟草基因组概述 (7)2. KUP基因家族成员的初步鉴定 (8)3. KUP基因家族的染色体定位与结构特征 (9)三、KUP基因家族成员的序列比较与功能预测 (10)1. KUP基因家族成员的核苷酸序列比较 (12)2. KUP蛋白的氨基酸序列分析 (13)3. KUP蛋白的功能域与活性位点预测 (14)4. KUP蛋白的跨膜结构预测 (15)四、KUP基因家族在烟草中的表达模式分析 (16)1. KUP基因家族在烟草不同组织中的表达差异 (17)2. KUP基因家族在烟草不同发育阶段的表达模式 (18)3. KUP基因家族在烟草逆境响应中的表达变化 (19)五、KUP基因家族在烟草钾离子吸收与转运中的功能验证 (20)1. KUP基因家族成员的转基因表达载体构建与转化 (21)2. KUP基因家族成员在烟草中的钾离子吸收能力分析 (23)3. KUP基因家族成员在烟草钾离子跨膜转运中的功能验证 (24)六、结论与展望 (25)1. 研究结论 (27)2. 研究创新点 (27)3. 研究不足与展望 (29)一、内容概要本文旨在鉴定烟草中的钾转运蛋白KUP基因家族，并分析其表达特性。
烟草作为一种重要的经济作物，钾元素对其生长和产量有着至关重要的影响。
KUP基因家族在植物钾离子吸收和转运过程中发挥着重要作用。
本文首先通过分子生物学手段，利用生物信息学方法鉴定烟草中的KUP基因家族成员，并对其基因结构、序列特征等进行深入分析。
通过实时定量PCR等技术手段，研究不同组织、不同生长发育阶段以及不同处理条件下KUP基因家族的表达模式。
通过综合分析KUP基因家族的鉴定结果和表达数据，旨在揭示烟草中KUP基因家族在钾离子转运过程中的作用机制，为烟草及其他农作物的遗传改良和优质栽培提供理论依据。
烟草突变体筛选与鉴定方法篇:6.烟草 T-DNA 激活标签突变体侧翼序列筛选与鉴定
烟草突变体筛选与鉴定方法篇：6.烟草 T-DNA 激活标签突变体侧翼序列筛选与鉴定崔萌萌【期刊名称】《中国烟草科学》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】3页(P109-111)【作者】崔萌萌【作者单位】中国农业科学院烟草研究所,青岛 266101【正文语种】中文通过激活标签技术（activation tagging）得到突变群体是构建突变体库的一种重要方法，应用此种方法研究基因功能，不管是用正向或反向遗传学方法，都必须先获得插入位点的侧翼序列（flanking sequence）。
随着拟南芥、水稻及烟草等作物的侧翼序列数据库的不断完善及烟草全基因组测序的完成，越来越体现出激活标签技术对于推动烟草功能基因组学研究具有巨大的潜力。
1 T-DNA激活标签插入群体构建T-DNA激活标签技术是从早期的T-DNA标签技术发展改良而来的，早期的T-DNA标签技术是将人工构建的T-DNA通过Ti或Ri质粒携带，用农杆菌介导的方法[1]随机插入到植物基因组中，通常得到的是功能缺失型突变体，并不适于功能冗余基因、多发育阶段作用基因、环境变化相关基因的研究。
T-DNA激活标签是在 T-DNA的边界加入强启动子或多个串联增强子，从而增强插入区附近（上游或下游）基因的表达，产生显性功能获得型（dominant gain of function）突变体，且这种突变是可稳定遗传的。
通过对激活标签载体T-DNA区加入筛选标记（如抗除草剂Basta的Bar基因和抗卡那霉素的nptH基因）[2]可以筛选阳性植株。
当激活标签插入到基因内部时也会产生传统插入失活突变体。
2012年采用叶盘转化法通过农杆菌侵染将激活标签载体pSKI015转入烟草品种红花大金元中，获得了具有Basta抗性的转基因突变体T0代近4万份。
2 激活标签突变体的初步筛选由于通过激活标签技术产生的功能获得型突变体表型为显性，所以在当代即可进行初步的表型筛选，通过观察得到一些外观性状明显的突变表型；香气、烟碱等性状突变需要专业人员进行分析或测定；一些肉眼不可见的形态突变要借助显微观察等方法。
功能基因组学及其研究方法
第29卷第2期作 物 学 报V o l.29,N o.2 2003年3月 194～201页A CTA A GRONOM I CA S I N I CA pp.194～201 M ar.,2003功能基因组学及其研究方法α张祖新 张方东 郑用琏(华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室,湖北武汉430070)摘 要 功能基因组学是在结构基因组学丰富信息资源的基础上,应用大通量的实验分析方法并结合统计和计算机分析研究基因的表达、调控与功能以及生物的生长、发育规律的新型交叉学科。
基因功能研究采用从基因到表型和从表型到基因两种策略,使用多种方法创造大量变异及大通量识别并克隆基因和研究基因表达模式的技术。
如基因陷阱、基于差异杂交的基因表达差异研究技术、DNA芯片和蛋白质芯片等。
随着研究技术不断改进和创新,功能基因组研究将成为生命科学研究的重点和热点。
关键词 功能基因组;蛋白质组;从表型到基因;从基因到表型;差异杂交;DNA芯片中图分类号:Q753 文献标识码:AFuncti ona l Geno m i cs and It′sM ethodologyZHAN G Zu2X in ZHAN G Fang2Dong ZH EN G Yong2L ian(N ational K ey L ab of C rop Genetic Im p rove m ent,H uazhong A g ricultural U niversity,W uhan430070,China)Abstract Functi onal genom ics refers to the devel opm en t and app licati on of gl obal experi m en tal app roaches to assess gene functi on,gene exp ressi on p rofile,o rgan is m grow th,devel opm en t and m etabo lic regulati on by m ak ing use of the info r m ati on and reagen ts p rovided by structural genom ics.It is characterized by h igh th roughput experi m en talm ethodo l ogies com bined w ith statistical and computati onal analysis of the results.T he funda m en tal strategies in investigati on of gene functi on are from pheno type to gene and from gene to pheno type.M any large2scale experi m en tal m ethods are used to induce m utati on,iden tify and cl one gene.Fo r exa mp le:gene trap,studying m ethods of differen tial hybidrizati on2based gene exp ressi on,DNA ch i p s,p ro tein ch i p s,etc.W ith advance of i m p rove m en t and innovati on of m ethodo l ogy,w e believe that functi onal genom ics w ill becom e the ho t s po t in the field of life science.Key words Functi onal genom ics;P ro teom ics;F rom pheno type to gene;F rom gene to pheno type;D ifferen tial hybridizati on;DNA ch i p s 基因组(Genom e)的提出已有近80年的历史,它是指生物染色体的全套基因。
烟草基因组知识篇:1.基因组与烟草基因组计划
烟草基因组知识篇：1.基因组与烟草基因组计划王元英【期刊名称】《中国烟草科学》【年(卷),期】2010(031)001【总页数】2页(P81-82)【作者】王元英【作者单位】中国农业科学院烟草研究所,青岛,266101【正文语种】中文1 基因组和基因组学基因组（genome）是指生物的全部基因和染色体组成，也就是生物DNA分子所携带的全部遗传信息；基因组学是研究生物基因组的组成、组内各基因的精确结构、相互关系及表达调控的科学。
基因组学研究一般包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学（structural genomics）和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functional genomics)。
结构基因组学是通过基因作图、核苷酸序列分析以确定基因组成、基因定位的科学。
染色体不能直接用来测序，必须将基因组这一巨大的研究对象进行分解，使之成为较易操作的小结构区域，这个过程就是基因作图，包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱以及最终的全序列图谱。
功能基因组学又称为后基因组学（post-genomics），是利用结构基因组学研究所获得的大量数据与信息，结合高通量的实验、统计和计算机分析技术，研究包括生化功能、细胞功能、发育功能、适应功能等基因功能的科学。
功能基因组学的主要工具和方法包括生物信息学、遗传分析、基因表达测量和基因功能鉴定等。
2 目前完成基因组测序的主要生物1980年完成噬菌体Φ-X174基因组（5,368 bp）的测序，成为第一个测序的基因组；1995年完成第一个原核生物（流感嗜血杆菌，Haemophilus influenzae,1.8 M）基因组的测序；1997年完成大肠杆菌（Escherichia coli,4.6 M）和第一个真核生物（啤酒酵母,Saccharomyces cerevisiae,12 M）的完整基因图谱绘制；1998年完成第一个多细胞生物（秀丽线虫,Caenorhabditis elegans,97 M）基因组的测序；2000年完成果蝇（Drosophila melanogaster,180 M）和第一个植物-拟南芥（Arabidopsis thaliana,125 M）的基因组测序以及人类的基因组草图；2002年完成水稻（Oryza sativa,466 M）的基因组草图，小鼠（Mus musculus,2500 M）、疟原虫（Plasmodium falciparum,23 M）和按蚊（Anopheles gambiae,280 M）基因组测序完成；2003年完成人类（Homo sapiens,3000 M)全基因组完整图谱；2004年完成原鸡（Gallus gallus,1200 M）和家蚕（Bombyx mori,360 M）的基因组测序；2005年完成水稻基因组全序列测定；2007年首个中国人基因组图谱（又称“炎黄一号”）绘制完成（也是第一个亚洲人、黄种人的全基因序列图谱）。
《烟草突变体》即将出版发行
《烟草突变体》即将出版发行
佚名
【期刊名称】《中国烟草科学》
【年(卷),期】2016(37)3
【摘要】创制并鉴定突变体是研究植物基因功能和作物改良的最有效途径。
烟草和拟南芥一样,是分子生物学和基因工程研究的模式植物。
从2008年开始,特别是2010年＂烟草基因组计划重大专项＂启动以来,在中国烟草总公司科技项目经费支持下,中国农业科学院烟草研究所牵头的烟草突变体研究历经了探索、全面铺开、深度拓展,直至基因鉴定与品种改良等过程,取得了诸多重要进展。
由刘贯山和孙玉合主编的《烟草突变体》就是作者团队历经8年完成的烟草突变体系列项目的研究总结。
【总页数】1页(P7-7)
【关键词】突变体;作物改良;中国烟草总公司;基因工程研究;深度拓展;植物基因;基因组计划;出版发行;品种改良;项目经费
【正文语种】中文
【中图分类】TS4
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普通烟草Dof转录因子家族的全基因组鉴定及分析
普通烟草Dof转录因子家族的全基因组鉴定及分析作者：赵振祥崔露莹周东波赵泽玉张银霞盖梦琦解敏敏蒲文宣彭宇李志远来源：《中国烟草科学》2022年第04期摘要：Dof（DNA binding with one finger）蛋白是植物特有的一类转录因子，在植物的多种生命进程中发挥着重要作用。
为解析烟草中Dof家族成员在生长发育过程中的潜在作用，本研究利用比较基因组学、进化分析、共线性分析等方法解析烟草中的Dof家族成员的潜在生物学功能。
结果表明，在烟草基因组中共鉴定到69个Dof转录因子，其Dof功能域在进化上十分保守，根据系统进化分析结果将其划分为9个亚家族。
共线性分析表明，烟草中的16个Dof基因与拟南芥17个Dof基因有27个共线性基因对，同时，25个NtDof基因被检测到存在17个全基因组复制对，表明复制事件在烟草Dof基因家族的扩张中起关键作用。
此外，表达模式分析表明NtDof基因的表达存在明显的组织特异性，其中NtDof05和NtDof28基因可能与根系生长发育有关。
本研究对烟草基因组中的Dof转录因子进行了系统的鉴定和分析，为烟草Dof转录因子家族成员的功能研究奠定了基础。
关键词：普通烟草;Dof转录因子;鉴定;比较基因组学;表达模式中图分类号：S572.01文献标识码：A文章编号：1007-5119（2022）04-0070-09Genome-wide Identification and Systemic Analysis of Dof Transcription Factors in Tobacco （Nicotiana tabacum L.）ZHAO Zhenxiang1，CUI Luying2，ZHOU Dongbo1，ZHAO Zeyu3，ZHANG Yinxia1，GE Mengqi2，XIE Minmin2，PU Wenxuan1，PENG Yu1，LI Zhiyuan2*（1. Technology Center，China Tobacco Hunan Industrial，Changsha 410007，China;2. Key Laboratory of Tobacco Gene Resources，Institute of Tobacco Research of CAAS，Qingdao 266101，China;3. Sanxia Cigarette Factory，China Tobacco Hubei Industrial Co.，Ltd.，Yichang，Hubei 443100，China）Abstract：As a plant specific transcription factor family，Dof proteins play important roles in multiple life processes of plant development. To analyze the potential roles of Dof family members in tobacco growth and development，comparative genomics，evolutionary analysis and syntenic analysis were performed to analyze potential function of NtDof members. A total of 69 Dof transcription factors were identified in the tobacco genome，and the Dof domain was highly conserved. The NtDof members were classified into 9 subfamilies based on the phylogenetic analysis. In tobacco，16 NtDof genes were found to form 27 collinear pairs with 17 AtDof genes. The duplication events showed that 25 NtDof genes were detected to form 17 replication pairs，suggesting that replication events play a key role in the expansion of the tobacco Dof gene family. Furthermore，the expression of NtDof genes have obvious tissue specificity. NtDof05 and NtDof28 genes may be involved in root development. Tobacco Dof transcription factors were identified and analyzed in this study，and these results may provide insights for further studies on tobacco Dof family.Keywords：tobacco;Dof transcription factors;identification;comparative genomics;expression pattern轉录因子（Transcription factors，TFs）可以识别并结合下游靶基因启动子上的顺式作用元件，进而调控下游基因的表达[1]。
《水稻突变体库创制及OsARP基因功能的初步研究》
《水稻突变体库创制及OsARP基因功能的初步研究》一、引言水稻作为世界上最重要的粮食作物之一，其产量和品质对保障全球粮食安全具有举足轻重的地位。
随着分子生物学和遗传学技术的飞速发展，通过基因编辑和突变体库的创建来研究水稻的遗传特性和功能基因已成为现代农业生物技术的重要方向。
本研究旨在创制水稻突变体库，并对其中的OsARP基因功能进行初步研究，以期为水稻的遗传改良和品种优化提供理论依据。
二、水稻突变体库的创制1. 材料与方法本实验选用高产优质的水稻品种作为亲本，利用化学诱变剂和物理诱变源进行诱变处理，通过单株选择和自交纯化，最终获得大量的突变体材料。
2. 突变体库的构建经过多代自交纯化后，我们成功构建了一个包含数千个突变体的水稻突变体库。
通过表型观察和遗传分析，筛选出具有明显农艺性状改变的突变体，为后续的基因功能研究奠定基础。
三、OsARP基因的初步功能研究1. 基因克隆与序列分析从突变体库中筛选出与农艺性状相关的突变体，通过基因组测序和生物信息学分析，成功克隆了OsARP基因，并对其序列进行了详细分析。
2. 基因表达模式研究利用实时荧光定量PCR技术，我们研究了OsARP基因在不同组织、不同发育阶段的表达模式，初步揭示了其表达规律与水稻生长发育的关系。
3. 基因功能验证通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，我们在野生型水稻中敲除了OsARP基因，观察到了明显的表型变化。
同时，我们还利用过表达转基因技术，在转基因水稻中过表达OsARP基因，分析了其对水稻生长和产量的影响。
这些实验结果为进一步验证OsARP基因的功能提供了有力证据。
四、结果与讨论1. 突变体库的创制成功为我们提供了丰富的遗传资源，有助于我们深入研究水稻的遗传特性和功能基因。
2. 通过对OsARP基因的初步功能研究，我们发现该基因在水稻生长发育过程中具有重要作用。
敲除OsARP基因会导致植株表型发生明显改变，而过表达该基因则能提高水稻的生长速度和产量。
烟草突变体筛选与鉴定方法篇：3.烟草突变体的TILLING筛选与功能鉴定
特点。随着烟草全基 因组测序的完成 ，ＴＬ Ｉ Ｇ在烟草功能基 因组学中的重要价值也越发体现 出来 。 ＩＬ Ｎ
选 技术 如 毛细管 电泳（ ａｉａ ｅｔ ｐ ｏｅｉ， Ｅ）聚丙 烯酰 胺凝 胶 电泳（ ｏｙｃｙａ ｄ ｅｅｅｔ ｐ ｏｅｉ ｃｐｌｒ ｅ ｃ ｏｈ ｒｓｓＣ 、 ｌｙ ｌ ｒ ｐ ｌａｒｌｍｉｅｇｌｌ ｒ ｈｒｓ ， ｃｏ ｓ
Ｐ Ｇ 、琼脂糖 电泳 （ ｇｒｓ ｇｌｌ ｔ ｐ ｏ ｓ ， Ｇ 、高分辨熔解 曲线 （ ｉ ｒｓｌ ｉ ｅ ｉ ， Ｒ ） Ａ Ｅ） ａａ ｅ ｅｅ ｃ ｏｈ ｒ ｉ Ａ Ｅ） ｏ ｅ ｒ ｅｓ ｈ － ｏ ｔ ｎ ｌ ｇＨ Ｍ ｅ ｕｏ ｍ ｔ ｎ
链核酸分子 ；（ ）电泳检测 ，检测手段可通过产生真实 电泳图谱 的 ＬＣ Ｒ ３０遗传分析工作站进行 ，也 ４ ＩＯ ４０
可通过 自动 化程 度较 高 的毛细管 电泳 系统 进行 ；（ ５）采取 相 同 的方 法从 突变 池 中筛选 突变 个体 ；（ ）突变 ６
个体 Ｐ Ｒ产物的测序验证。 Ｃ
高水平 的突变剂量 ，多倍体的突变频率要显著高于二倍体 ，如二倍体植物拟南芥、水稻 、玉米的突变频率
分别为 １ ７ 、１ ０ ｂ ／ ５ ｂ 而多倍体植物普通小麦突变频率 １ ４ ｂ 普通烟草约为 １ ６ ｂ 因 ／ ０ ｂ ／ ０ 、１ ８ ， １ ｋ ５ ｋ ４ ｋ ／ ， ２ｋ ／ ， ６ｋ
此要使基因组中 ９％以上 的基 因都有突变信息 ，多倍体植物如普通小麦 ＴＬ Ｉ Ｇ检测群体很少超过 ５０ ５ ＩＬ Ｎ ００
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《烟草突变体库创建与功能基因组学研究》 项目内容与目标
一、总体要求 突变体通常指某个性状发生可遗传变异的材
料，或某个 基因发生突变的材料。长期以来，育种家尽力地发现
和分离 有价值的自然突变和变异材料。自 20世纪70年代以来，
丫
射线和 EMS 理化诱变创制的人工突变体在遗传育种中开始 应用，
此后， T-DNA 插入和转座子标签等插入突变筛选突变 体法的发
展， 大大地加快了突变体的创制步伐。 水稻、番茄、 油菜等作
物中已建立了一系列突变体库，但烟草突变体库的 创制基本没有
开展。
建立烟草突变体库是烟草功能基因组学研究不可缺少 的重要
组成部分，是克隆和阐明烟草重要功能基因的基础和 前提。随着
烟草饱和突变体库的建立，可望直接获得突变基 因的序列信息并
确证基因序列与功能的关系，从而促进烟草 重要功能基因的克隆
鉴定。
利用理化诱变技术创制烟草突变体库本身也是一种传 统的育
种技术， 通过筛选突变体， 可望获得一系列性状特异、 能稳定
遗传、有利用价值的烟草育种材料，直接应用于新品 种选育。
二、招标项目内容与目标
（一）攻关内容。
1. 利用EMS
快中子诱变创建二倍体烟草 （绒毛状烟草）、
四倍体普通烟草的饱和突变体库。
2．利用逆转座子 Tto1 和 Tto2
创建四倍体烟草插入标 签突
变体库。
3．建立基于 Tilling
技术的烟草重要功能基因克隆与 验证
体系。
4．建立基于 PCR
技术的烟草重要功能基因克隆与验证 体
系。
5
．建立基于逆转座子的烟草重要功能基因克隆与验证 体系。
6
．在建立功能基因克隆验证体系的基础上，对突变体 进行初
步的遗传分析并对重要农艺性状相关基因进行表达 特性和功能分
析。
（二）攻关目标。
1 ．创建烟草饱和的突变体库 4
个（二倍体、四倍体突 变
体，EMS突变体和快中子突变体），突变体数达8万个；逆 转座子
标签突变体 2 万以上。
2. 建立基于 Tilling 技术、基于 PCR
技术、基于逆转
座子的烟草重要功能基因克隆与验证体系并进行重要基因 的克隆
与功能鉴定。
3.
阐明控制亚硝胺、钾含量、抗病等重要农艺性状的
基因 3 个以上，获得低亚硝胺、高钾含量、高抗病的育种材 料
10
个以上。