玉米耐深播QTL精细定位和旱敏感突变体swl3的基因定位
发布时间：2020-04-07 01:41
【摘要】：干旱是影响玉米(Zea mays L.)产量最主要的环境因素之一,耐深播玉米品种能够吸收土壤深层水分,具有较强的耐旱性。研究作物耐深播性状的遗传机理具有重要的育种价值。实验室的前期工作通过玉米自交系X178和3681-4构建的F_(2:3)家系,在玉米10号染色体长臂上定位到了一个耐深播相关的主效QTL qMES20-10,并以X178为轮回亲本构建了BC_3F_(3:4)家系。本研究首先通过鉴定100份BC_3F_(3:4)家系的表型和基因型,对qMES20-10进行了验证。在此基础上结合分子标记辅助选择,构建了高代回交群体和多代自交群体,将qMES20-10定位于10号染色体133.3-136.0 Mb的区间之内。同时,从BC_3F_(3:4)家系中筛选出两个近等基因系,进行了差异表达基因分析,基因富集(Gene Ontology,GO)分析发现差异表达基因主要参与了化学刺激的应激反应、氧化还原反应和对氧化胁迫的应激反应。本研究对玉米耐深播性状遗传位点的精细定位和受深播诱导的相关基因的挖掘为耐深播玉米的选育提供了材料基础和分子生物学信息。叶片是植物的光合器官,叶片形态是理想株型的重要因素之一。本实验以繁种中发现的一个旱敏感突变体swl3(sensitive to water loss)为材料,该突变体在田间表现出叶片向近轴端卷曲、颜色发白、叶表面变光滑、质地变软等特征。通过测定swl3突变体和B73的光合生理指标,发现swl3光能转换效率和相对叶绿素含量均显著低于B73,叶片温度高于B73,说明SWL3基因可能影响了光合作用和蒸腾作用。用swl3分别与B73和Mo17构建了两个F_2群体,用BSR-Seq(Bulked Segregant RNA-Seq)的方法将SWL3基因初步定位在6号染色体107-130 Mb的区间。然后用图位克隆的方法,结合两个群体的定位结果,将SWL3基因定位到两个InDel标记swl3InD13和swl3InD19之间,两个标记在B73参考基因组上(v3版本)的距离为183 Kb,定位区间内共6个候选基因。本研究为swl3突变体基因的克隆提供了参考依据和材料基础。
【图文】：
2010; Bar and Ori, 2014）。叶片的形态建成起始于顶端分生组织的两侧，包括几个对称轴的形成，也就是叶片极性的建立，包括基-顶轴（proximo-distal），近-远轴（adaxial-abaxial）和中-侧轴（medio-lateral）（图1.1）。之后是叶片原基向外扩展，构成最初的叶片形态。最后，叶原基继续生长并伴随进一步的细胞分化，形成最终的叶片结构。在这个过程中，叶片的上下表皮，叶脉，叶边缘和一些特殊的表皮细胞如毛状体和气孔也分化形成。成熟的叶片结构从上到下通常包括表皮细胞、栅栏组织和海绵组织。其中，栅栏组织细胞排列整齐致密，叶绿体分布其中，进行光合作用；海绵组织细胞排列松散，气孔分布其中，进行呼吸和蒸腾作用。禾本科的叶片上表皮中有很多泡状细胞（bulliform cell），泡状细胞内膨压的改变会造成叶片卷曲程度的不同（王元军，2005）。图1.1 叶片发育阶段 (引自Maya and Naomi, 2014)Fig.1.1 The stages of leaf development (Maya and Naomi, 2014)植物叶片的形态、大小、数目等在自然界中存在广泛的变异，同一植物不同生长时期叶片的形态也不相同。这种形态学上多样性的重要原因之一是叶片上（近轴端）下（远轴端）表面极性的形成。通过对相关突变体的研究，目前关于叶片近远端极性建立的机制已经比较清楚。最早关于近-远轴极性的遗传分析是在金鱼草（Antirrhinum majus）的突变体phantastica（phan）中
3）开始同时进行基因型和表型的鉴定工作，不断筛选新的重组体，逐步缩小QTL的定位区间，最终实现QTL的克隆（图1.2）。这种方法主要的优点是来自同一重组体的后代可以在同一环境条件下鉴定表型，有效减少了环境因素对表型鉴定的影响，并且在群体较大的情况下可以获得足够数量的重组体后代进行重复试验，保证表型鉴定的准确性。图1.2 连续的QTL定位方法 (引自Yang et al., 2012)Fig.1.2 The sequential QTL fine-mapping procedure (Yang et al., 2012)1.3.2 图位克隆研究概述图位克隆（Map-based cloning）最早在1986年首次提出（Coulson et al., 1986），主要原理是根据目的基因在染色体上的相对位置，用与目的基因连锁的分子标记将目的基因定位在一定的区间，再通过染色体步移等方法构建包含目的基因的克隆片段，，最终克隆目的基因，并通过转基因互补等实验进行功能验证。图位克隆一般包括以下步骤：构建群体、标记筛选、基因初定位和精细定位、候选基因分析及功能验证等。与QTL定位的过程一样，图位克隆的第一步是构建分离群体，最常用的是容易获得的F2和BC1F1群体。在保证野生型和突变体表型能清晰辨别的基础上，通常选择已测序完成的自交系构建分离群体
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S513
【图文】：
2010; Bar and Ori, 2014）。叶片的形态建成起始于顶端分生组织的两侧，包括几个对称轴的形成，也就是叶片极性的建立，包括基-顶轴（proximo-distal），近-远轴（adaxial-abaxial）和中-侧轴（medio-lateral）（图1.1）。之后是叶片原基向外扩展，构成最初的叶片形态。最后，叶原基继续生长并伴随进一步的细胞分化，形成最终的叶片结构。在这个过程中，叶片的上下表皮，叶脉，叶边缘和一些特殊的表皮细胞如毛状体和气孔也分化形成。成熟的叶片结构从上到下通常包括表皮细胞、栅栏组织和海绵组织。其中，栅栏组织细胞排列整齐致密，叶绿体分布其中，进行光合作用；海绵组织细胞排列松散，气孔分布其中，进行呼吸和蒸腾作用。禾本科的叶片上表皮中有很多泡状细胞（bulliform cell），泡状细胞内膨压的改变会造成叶片卷曲程度的不同（王元军，2005）。图1.1 叶片发育阶段 (引自Maya and Naomi, 2014)Fig.1.1 The stages of leaf development (Maya and Naomi, 2014)植物叶片的形态、大小、数目等在自然界中存在广泛的变异，同一植物不同生长时期叶片的形态也不相同。这种形态学上多样性的重要原因之一是叶片上（近轴端）下（远轴端）表面极性的形成。通过对相关突变体的研究，目前关于叶片近远端极性建立的机制已经比较清楚。最早关于近-远轴极性的遗传分析是在金鱼草（Antirrhinum majus）的突变体phantastica（phan）中
3）开始同时进行基因型和表型的鉴定工作，不断筛选新的重组体，逐步缩小QTL的定位区间，最终实现QTL的克隆（图1.2）。这种方法主要的优点是来自同一重组体的后代可以在同一环境条件下鉴定表型，有效减少了环境因素对表型鉴定的影响，并且在群体较大的情况下可以获得足够数量的重组体后代进行重复试验，保证表型鉴定的准确性。图1.2 连续的QTL定位方法 (引自Yang et al., 2012)Fig.1.2 The sequential QTL fine-mapping procedure (Yang et al., 2012)1.3.2 图位克隆研究概述图位克隆（Map-based cloning）最早在1986年首次提出（Coulson et al., 1986），主要原理是根据目的基因在染色体上的相对位置，用与目的基因连锁的分子标记将目的基因定位在一定的区间，再通过染色体步移等方法构建包含目的基因的克隆片段，，最终克隆目的基因，并通过转基因互补等实验进行功能验证。图位克隆一般包括以下步骤：构建群体、标记筛选、基因初定位和精细定位、候选基因分析及功能验证等。与QTL定位的过程一样，图位克隆的第一步是构建分离群体，最常用的是容易获得的F2和BC1F1群体。在保证野生型和突变体表型能清晰辨别的基础上，通常选择已测序完成的自交系构建分离群体
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S513
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 彭云玲;杨芳林;赵小强;任续伟;;不同玉米自交系耐深播能力的差异分析[J];干旱地区农业研究;2014年01期
2 向晶;钟甫宁;;人口结构变动对未来粮食需求的影响:2010-2050[J];中国人口.资源与环境;2013年06期
3 吕洪坤;郑军;;图位克隆技术在玉米基因分离中的应用[J];分子植物育种;2013年03期
4 牛元;陈雅平;吴国江;;叶卷曲突变体的研究进展[J];安徽农业科学;2010年07期
5 罗冉;吴委林;张e
本文编号：2617280
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/2617280.html
最近更新
教材专著
