玉米细胞内多倍化的发生规律研究

发布时间：2020-06-26 03:02

【摘要】：内多倍化,指同一个体内相邻体细胞具有多种倍性的细胞核的现象。内多倍化由细胞内复制产生。内复制是一种普遍存在的特殊有丝分裂过程,在该过程中,细胞核进行正常的DNA复制,但不进行细胞分裂。内复制现象在真核生物中普遍存在,其对于植物生长发育有非常重要的生物学意义。本文为了系统的研究玉米中内多倍化的时间、空间特异性,采用流式细胞仪检测玉米从幼苗到成熟各个发育时期的不同组织器官的细胞倍性。同时检测受到干旱胁迫的幼苗期玉米根系以及在来自于两个杂种优势群的119个自交系幼根的内多倍化水平。对自交系内多倍化水平与各表型性状做相关性分析以揭示其与农艺性状关联性。此外还对内多倍化性状(结果中用C值表示)与该自交系群体的SNPs进行全基因组关联分析(GWAS),以筛选与内多倍化相关的显著单核苷酸多态性(SNP)位点和候选基因。主要得到以下结果:1.玉米中的内多倍化具有时间和空间特异性。除叶片和雌花组织以外,几乎所有组织器官在整个生长发育期都会发生内多倍化。处于生长旺盛发育时期的器官往往有较高的倍性,一些木质化程度较高的输导组织也常具更多高倍性的核,内多倍化程度可能与其功能有关。除叶片外,几乎所有组织的内多倍化程度都会随着组织成熟而升高。根在其生长发育最旺盛的两个时期(离乳期及大喇叭口期)内多倍化程度最高。籽粒胚乳的内多倍化程度最高,且授粉后20天胚乳中有最多种类型的细胞核。2.干旱胁迫对内多倍化水平会产生显著的影响。PEG模拟干旱胁迫实验结果表明,胁迫时间和胁迫浓度对内多倍化都有影响,且两者之间存在协同效应。3.多重比较的结果表明,7个亚群的C值之间无显著差异,因此内多倍化水平不受种质群体结构的影响。此外,幼苗内多倍化水平与其苗长和根长之间存在较为显著的相关性,与成熟期的各农艺性状和产量之间无明显相关性。4.根据全基因组关联分析(GWAS)结果,与内多倍化性状相关的显著SNPs共有9个,根据显著位点共筛选得到8个与细胞周期调控和DNA复制有关的候选基因。它们与内多倍化之间的关系还需要进一步探究。
【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】：2019
【分类号】：S513
【图文】：

多倍化

倍化生物学意义化对于植物早期分化非常重要，可以为发育中的卵和胚胎提供所方面研究主要有：植物胚乳的内多倍化、果蝇卵泡的内多倍化、及胚滋养层细胞的内多倍化(Schweizer et al. 1995)。在胚胎形成时间内快速增加细胞的 DNA 含量，为高速新陈代谢活动所需的大翻译模板。如果胚胎发育过程中内复制发生紊乱，常常会导致叶片长出之前无法进行光合作用，为了使种子正常萌发，胚乳需A 含量才能积累大量的蛋白质和淀粉，以提供必要养分，因此，成与细胞正常有丝分裂向内复制的转换有关(Schweizer et al. 199倍化主要的功能都是促进生物的生长发育、维持成熟细胞的某些防卫功能。相关细胞中内复制的紊乱常会导致器官表现失et al. 1995)。器官的生长一般是经过细胞数目或体积的增加，或者图 1-1 三种类型的内多倍化Fig 1-1 3 types of endopolyploidy

直方图,流式,直方图

190-200 及170-190，每一个样品捕获共1万个粒子用于后续统计分析。流式直方图的X轴使用对数形式，以保证所有的峰在有限横坐标上都被囊括在内（从列在附图的所有流式直方图中选取的四个典型直方图在图2-1中展示）。此外，利用画门的方式在直方图中排除杂质信号使其更为直观。获得各样品流式峰图后用仪器自带软件分析各核型细胞粒子数，利用循环值（C值）表示内复制程度，循环之计算方式如下：循环值（C值）=(n2c×0+n4c×1+n8c×2+n16C×3+...)/(n2c+n4C+n8C+n16c+...)（2-1）其中n2c, n4c, n8c...代表不同核型细胞的数量(Barow and Meister 2010)。2.2.5 数据统计分析根据 2.2.3 中计算所得的 C 值，取每个样品 6 个重复的平均值和标准差作为其内多图 2-1 四个典型流式直方图Fig 2-1 Four typical logarithmic histograms.(a)茎节，V6（拔节）期；(b)根，VT（抽雄）期；(c)雄花，R1（吐丝）期；d)胚乳

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