基于全基因组重测序的黄瓜花发育突变体的快速基因定位

发布时间：2017-03-30 04:08

  本文关键词：基于全基因组重测序的黄瓜花发育突变体的快速基因定位，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：黄瓜(Cucumis sativus L.)是一种重要的蔬菜作物,也是植物性别决定、长距离运输研究的模式物种。黄瓜的食用器官由雌花发育而成,因此研究黄瓜花器官的发育具有重要的科研和经济意义。基于模式植物拟南芥和金鱼草的研究而提出的花发育ABC模型,较好地解释了被子植物花发育的过程,极大地推动了植物花发育的研究。但是花和果实的发育在以黄瓜为代表的雌雄异花同株的物种上并没有太多探索,目前大多数的报道集中在乙烯通路与黄瓜的性别决定机制的研究上,对于黄瓜花和果实的发育鲜有报道。本研究以EMS诱变得到的黄瓜花器和果实发育的突变体为研究材料,结合BSA混池和高通量测序,使用生物信息学方法,对此突变体进行了快速的基因定位,并进行了初步的实验验证。本论文中的基于全基因组测序的基因定位方法,实用且准确,可运用于其他物种研究。本研究结果阐述了CsSEP2在黄瓜发育过程中的重要性,丰富了单性花植物花发育理论。具体研究如下:(1)利用EMS诱变得到了一个黄瓜花和果实发育异常突变体,该突变体的萼片异常变大,心皮异常伸长且畸形,但是在整体的生长势以及根、茎、叶等其他主要器官并无明显变化。对F1和F2代群体进行遗传分析,发现该突变体由一个隐性单基因控制,是研究黄瓜花和果实发育的理想材料。(2)利用一个较小的F2分离群体,构建了突变体和正常植株的混池,以及突变体的背景材料406的混池,对3个池进行了全基因组测序。随后,利用生物信息学的方法筛选得到了30个候选位点,结合基因表达模式,从其中锁定了Csa4G126990为候选基因,根据同源性搜索结果,该基因被命名为CsSEP2。(3)开发候选基因的dCAPS标记,对定位结果进行验证,发现位于候选基因上的SNP与突变表型共分离,确认了定位结果的准确性。随后,利用转录组数据对CsSEP2基因进行了基因结构预测,发现了其5’端的MADS-box结构域未被注释。利用RT-PCR得到了CsSEP2的全长CDS,证实5端具有MADS-box结构域,并发现了突变型CsSEP2的外显子跳跃事件,其第6个外显子丢失,编码区缩短42bp,但是并未发生移码突变。(4)将野生型和突变型CsSEP2构建至pGBKT7载体,利用酵母系统验证其激活功能的变化,发现野生型CsSEP2具有转录激活活性,而突变型CsSEP2完全丧失转录激活活性,表明CsSEP2通过转录调控参与黄瓜花和果实的发育。
【关键词】：黄瓜 EMS突变体 全基因组重测序 基因定位 花发育
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S642.2
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 花发育研究进展11-16
• 1.1.1 花发育的ABC模型11-13
• 1.1.2 花发育的ABCDE模型13-15
• 1.1.3 花发育的四因子模型15
• 1.1.4 黄瓜花发育研究进展15-16
• 1.2 果实发育研究进展16-17
• 1.2.1 MADS-box基因与果实发育17
• 1.2.2 黄瓜果实发育研究进展17
• 1.3 全基因组测序与基因定位17-21
• 1.3.1 图位克隆概述18
• 1.3.2 基于高通量测序的基因定位概述18-21
• 1.3.3 全基因组测序在黄瓜基因定位上的研究进展21
• 1.4 本研究的目的及意义21-23
• 第二章 试验材料和方法23-34
• 2.1 试验材料23
• 2.1.1 植物材料23
• 2.1.2 试验菌株23
• 2.1.3 试剂耗材23
• 2.2 试验方法23-34
• 2.2.1 突变体获取和分离群体构建23-24
• 2.2.2 群体表型观察和遗传分析24
• 2.2.3 花器官切片观察24
• 2.2.4 极端单株混池及DNA提取24-25
• 2.2.5 全基因组测序及数据质控25
• 2.2.6 混池数据比对及SNP检测过滤25
• 2.2.7 基因定位25-26
• 2.2.8 dCAPS标记开发与共分离检测26-28
• 2.2.9 RNA-seq辅助基因结构预测28
• 2.2.10 基因结构验证28-29
• 2.2.11 激活活性检验29-34
• 第三章 试验结果34-49
• 3.1 突变体表型观察34-37
• 3.1.1 萼片形态34-36
• 3.1.2 花瓣和雄蕊形态36
• 3.1.3 心皮形态36
• 3.1.4 果实形态36-37
• 3.1.5 其他器官形态37
• 3.2 花器官发育的显微观察37-39
• 3.3 突变体群体遗传分析39
• 3.4 全基因组测序及数据质量控制39-42
• 3.4.1 单碱基质量40
• 3.4.2 reads平均质量值40-41
• 3.4.3 单碱基核苷酸分布41
• 3.4.4 其他41-42
• 3.5 测序数据比对及SNP检测过滤42-43
• 3.5.1 测序数据比对结果42
• 3.5.2 SNP检测和过滤结果42-43
• 3.6 基因定位及候选基因识别43-45
• 3.7 dCAPS标记验证候选基因45-46
• 3.8 基因结构预测与实验验证46-47
• 3.9 酵母激活活性验证47-49
• 第四章 讨论49-53
• 4.1 EMS诱变49
• 4.2 BSA混池分析49-50
• 4.3 测序辅助的基因定位方法50
• 4.4 CsSEP2基因结构与外显子跳跃50-51
• 4.5 CsSEP2与黄瓜发育51-53
• 第五章 全文结论53-54
• 参考文献54-65
• 附录65-72
• 缩略词72-73
• 致谢73-74
• 作者简介74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 Qian Zhou;Shenhao Wang;Bowen Hu;Huiming Chen;Zhonghua Zhang;Sanwen Huang;;An ACCUMULATION AND REPLICATION OF CHLOROPLASTS 5 gene mutation confers light green peel in cucumber[J];Journal of Integrative Plant Biology;2015年11期

2 ;Molecular cloning,identification,and chromosomal localization of two MADS box genes in peach (Prunus persica)[J];遗传学报;2008年06期

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本文编号：276178