植物激素对菊花匍匐性状的影响及匍匐关键基因的挖掘

发布时间：2023-06-04 02:34

　　地被菊是菊花中重要的露地栽培类型,因其分枝能力强、着花繁密、抗性和适应性强,广泛应用于园林绿化中。然而,现有的地被菊品种多为直立型,匍匐型品种缺乏。采自烟台的匍地菊(Chrysanthemumyantaiense,简称YT)具有葡匍生长的特性,将此优良性状引入地被菊,可增加植株覆盖地面的能力,降低绿化成本。关于菊花匍匍性状的形成机理尚不清楚。因此,本研究以匍匐型的YT、直立型的地被菊品种’繁花似锦’(FH)以及它们的F1群体为试验材料,结合形态学、解剖学、激素生理学、生物信息学和分子生物学方法,系统研究菊花匍匐性状的形成机理,主要结果如下:(1)YT茎弯曲处的远地侧细胞显著大于近地侧,使茎由直立生长转变为匍匐生长,茎向重力性定点角(Gravitropic setpoint angle,简称GSA)由150°～180°逐渐减小为90°～105°。YT茎中缺少感受重力的内皮层组织,导致YT相较于FH重力反应有一定程度的削弱:YT响应重力处理开始做出弯曲反应的时间要晚于FH,且恢复直立生长的时间也晚于FH。(2)IAA是影响菊花株型匍匐/直立的关键激素,IAA在茎中的含量及其在近地侧和远地侧...

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【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 向重力性定点角GSA及植物重力反应机理
        1.1.1 向重力性定点角GSA
        1.1.2 植物的向重力性反应
            1.1.2.1 重力刺激的感受
            1.1.2.2 重力信号转导
            1.1.2.3 重力响应器官的不均等生长
    1.2 植物激素与向重力性
        1.2.1 生长素与向重力性
        1.2.2 其他激素与向重力性
    1.3 转录组测序技术在菊花研究中的应用
    1.4 与茎GSA相关的LAZY1基因的研究进展
    1.5 菊花匍匐性研究进展
    1.6 研究的意义、内容及技术路线
        1.6.1 研究的目的与意义
        1.6.2 研究内容
        1.6.3 研究的技术路线
2 YT和FH的表型及解剖结构分析
    2.1 材料与方法
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 茎GSA测定方法
        2.1.3 YT和FH重力反应过程分析方法
        2.1.4 石蜡切片观察YT和FH茎解剖结构
    2.2 结果与分析
        2.2.1 YT和FH茎GSA差异
        2.2.2 YT和FH实生苗重力反应差异
        2.2.3 YT茎弯曲处近地侧与背地侧解剖差异
        2.2.4 YT和FH茎内皮层解剖结构差异
    2.3 讨论
    2.4 小结
3 植物激素对茎GSA及重力反应的影响
    3.1 材料与方法
        3.1.1 试验材料
        3.1.2 菊花中4种内源激素的测定方法
        3.1.3 外源生长调节剂处理菊花茎弯曲部位的方法
    3.2 结果与分析
        3.2.1 YT和FH茎中内源激素含量的差异分析
        3.2.2 外源生长调节剂对茎GSA的影响
        3.2.3 外源生长调节剂对重力反应的影响
    3.3 讨论
    3.4 小结
4 构建匍匐池和直立池
    4.1 材料与方法
        4.1.1 试验材料
        4.1.2 构建YT和FH的F1群体,茎GSA、株高、冠幅的分析方法
        4.1.3 筛选极端匍匐和极端直立株系的方法
        4.1.4 极端匍匐和极端直立株系的杂种鉴定方法
        4.1.5 花部性状的测定方法
    4.2 结果与分析
        4.2.1 极端匍匐和极端直立株系的获得
        4.2.2 极端株系染色体倍性分析
        4.2.3 无关性状均一化,获得匍匐池和直立池
    4.3 讨论
    4.4 小结
5 匍匐池和直立池茎发育过程的比较转录组分析
    5.1 材料与方法
        5.1.1 试验材料
        5.1.2 匍匐池和直立池茎发育不同阶段GSA和内源激素的测定方法
        5.1.3 转录组测序样品采集、RNA提取及质量检测
        5.1.4 cDNA文库构建、文库质量检测和上机测序
        5.1.5 测序数据质量评估
        5.1.6 序列拼接、组装与注释
        5.1.7 基因表达水平分析
        5.1.8 差异表达分析
            5.1.8.1 主成分分析(PCA)
            5.1.8.2 不同样品间差异表达分析
        5.1.9 差异基因富集分析
            5.1.9.1 GO富集分析
            5.1.9.2 KEGG富集分析
    5.2 结果与分析
        5.2.1 匍匐池和直立池茎发育不同阶段茎GSA和茎内源激素含量差异
        5.2.2 RNA提取质量检测
        5.2.3 测序质量评估和序列拼接
        5.2.4 Unigene功能注释
            5.2.4.1 KEGG功能注释
            5.2.4.2 GO功能注释
        5.2.5 基因表达水平分析
        5.2.6 差异表达基因筛选结果
        5.2.7 差异表达基因的功能注释及显著性富集分析
        5.2.8 分枝角相关差异表达基因的分析
        5.2.9 重力感受与信号转导相关差异表达基因的分析
        5.2.10 生长素相关差异表达基因的分析
        5.2.11 微管及细胞骨架相关差异表达基因的分析
        5.2.12 差异表达基因RT-qPCR验证
    5.3 讨论
    5.4 小结
6 利用WGCNA技术筛选菊花匍匐关键基因
    6.1 材料与方法
        6.1.1 试验材料
        6.1.2 转录组测序、序列拼接、注释及基因表达分析
        6.1.3 构建样本层次聚类树
        6.1.4 确定Power值
        6.1.5 模块划分
        6.1.6 模块概况
        6.1.7 模块基因表达模式
        6.1.8 功能富集分析
        6.1.9 构建共表达调控网络
    6.2 结果与分析
        6.2.1 样品层次聚类分析
        6.2.2 Power值筛选结果
        6.2.3 模块划分
        6.2.4 模块在样本中表达模式
        6.2.5 性状与模块相关性分析
        6.2.6 关键模块共表达网络分析
    6.3 讨论
    6.4 小结
7 菊花茎发育和重力反应过程内参基因的筛选
    7.1 材料与方法
        7.1.1 试验材料
        7.1.2 样品RNA提取、质量检测和反转录
        7.1.3 候选内参基因的筛选和引物设计
        7.1.4 引物特异性和扩增效率评价
        7.1.5 qRT-PCR方法
        7.1.6 数据分析方法
        7.1.7 内参基因稳定性验证
    7.2 结果与分析
        7.2.1 候选内参基因和引物筛选结果
        7.2.2 候选内参基因的表达水平分析
        7.2.3 候选内参基因稳定性评价
            7.2.3.1 geNorm分析
            7.2.3.2 NormFinder分析
            7.2.3.3 BestKeeper分析
            7.2.3.4 RefFinder分析
        7.2.4 内参基因的表达稳定性验证
    7.3 讨论
        7.3.1 系统筛选和评价菊花茎发育和重力反应过程内参基因的重要性
        7.3.2 基于转录组数据筛选候选内参基因的高效性
        7.3.3 内参基因稳定性综合分析的优越性
        7.3.4 候选内参基因在菊花茎发育和重力反应过程中的稳定性
        7.3.5 内参基因的可靠性
    7.4 小结
8 候选基因的克隆及表达分析
    8.1 材料与方法
        8.1.1 试验材料
            8.1.1.1 基因克隆使用的植物材料、载体、试剂及仪器
            8.1.1.2 基因表达模式分析使用的植物材料、试剂及仪器
        8.1.2 RNA提取和质量检测
        8.1.3 cDNA第一链合成
        8.1.4 利用RACE技术同源克隆CiLAZY1
        8.1.5 PCR反应
        8.1.6 电泳及胶回收
        8.1.7 目的片段与载体连接、转化大肠杆菌以及测序
        8.1.8 实时荧光定量PCR反应
    8.2 结果与分析
        8.2.1 菊花LA1基因的克隆
        8.2.2 菊花LA1基因的序列分析
        8.2.3 菊花LA1基因的表达分析
            8.2.3.1 LA1在YT不同组织中的表达量分析
            8.2.3.2 LA1在茎向地侧和背地侧的表达量分析
            8.2.3.3 LA1在茎发育过程中的表达量分析
            8.2.3.4 LA1在重力反应过程中的表达量分析
        8.2.4 其他候选基因在重力反应过程中的表达分析
            8.2.4.1 YT和FH茎重力反应差异
            8.2.4.2 其他候选基因在重力反应过程中的表达分析
    8.3 讨论
    8.4 小结
9 结论与展望
    9.1 主要结论
    9.2 本研究的特色与创新点
    9.3 展望
参考文献
附录
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢



本文编号：3830518