烟草航天诱变突变体叶部性状遗传分析及基因定位

发布时间：2020-08-06 10:00

【摘要】：烟草是我国重要的经济作物,选育性状优良的烟草品种是生产优质烟叶的关键。但由于烟草是国外引入物种,种质资源匮乏是目前我国烟草育种突破瓶颈,创新烟草新种质是烟草育种当务之急。利用航天技术和常规育种相结合的航天育种,是种质创新的新途径之一。本研究选用经“实践八号”育种卫星搭载返回的烟草NC89航天突变体作为试验材料,对其农艺学性状和烤后烟叶质量性状分析比较,利用全基因组重测序揭示突变体和野生型基因组差异,并利用突变体构建F_2群体重点针对叶形突变性状进行遗传分析与基因定位,结合重测序数据在定位区间内预测候选基因及分析。主要研究结果如下:1.利用航天诱变创制烟草突变体材料NC89-M,与野生型NC89相比,该突变体叶形呈宽椭圆,叶面皱褶,叶缘呈锯齿状。利用NC89-M与烟草新品系2014-168构建F_2群体,遗传分析结果表明NC89-M叶形突变性状受一对显性主效基因控制,通过BSA法寻找到SSR标记PT60795与之紧密连锁,遗传距离为2.9 cM。2.对航天诱变选育的烟草突变体材料NC89-M与野生型NC89进行全基因组重测序,测序深度30×,并对各种类型变异进行检测注释。NC89-M中检测到SNP 1876219个,Indel 402011个,SV 42699个,CNV 290218个;NC89中检测到SNP 1848013个,Indel 398922个,SV 41969个,CNV 290939个;NC89-M和NC89对比共得到271655个SNP,分布在8378个基因上,23450个Indel造成2156个基因突变。变异基因KEGG注释表明,与代谢通路和次生代谢产物合成相关基因突变数目最多;随机挑选重测序数据中16个纯合SNP验证,其中14个被正确验证,正确率为87.5%。3.利用重测序数据,在NC89-M和烟草品系2014-168间开发新的Indel标记,最终将突变叶形基因nc89m定位到SSR标记PT60795和Indel5标记之间,遗传距离分别为2.9 cM和4.4 cM。在定位区间内选择叶片中高表达的基因Nitab4.5_0000008g0880.1作为候选基因。该基因NCBI Blasp比对结果表明其为糖基转移酶SQD2基因,因此命名NtSQD2。基因序列扩增表明,在NC89-M中,该基因发现其编码区第1294个核苷酸由腺嘌呤突变为胞嘧啶,编码氨基酸由酪氨酸(Tyr)突变为天冬氨酸(Asp);qRT-PCR结果表明,NtSQD2基因在NC89-M叶片组织的表达量较NC89显著上调;生物信息学分析表明,NtSQD2编码蛋白含有一个高度保守的糖基转移酶结构域。本研究为进一步分析航天诱变机理及调控叶部性状关键基因的克隆和功能验证奠定了基础。
【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】：2019
【分类号】：S511
【图文】：

植物叶,极性,量测,诺贝尔化学奖

图 1.1 植物叶极性发育调控网络（郑奔等，2015）Fig.1.1 The regulation network of Plant leaf polarity development量测序技术的研究进展量测序的产生及发展序技术最早产生于 1980 年，英国生物化学家 Sanger 和美国化学家 Gilbert享当年的诺贝尔化学奖，这一划时代的研究标志着人们探究 DNA 序列结构

烟草航天诱变突变体叶部性状遗传分析及基因定位

NC89和NC89-M比对图（a：NC89；b：NC89-M）

叶形,突变体,主效基因,显性基因

图 2.2 SSR 标记在 NC89 和 NC89-M 中多态性检验.2 Tests for polymorphism in NC89 and NC89-M by SSR m1438；2：PT50679；3：PT51050；4：PT61314；5：PT60868；6：P1063；11：PT51148；12：PT52358（单一标记中左侧泳道：NC891438；2：PT50679；3：PT51050；4：PT61314；5：PT60868；6：P11：PT51148；12：PT52358 (Left electrophoretic channel in singer mchannel:NC89-M)变性状遗传分析89-M 与新品系 2014-168 杂交（叶形见图 2.3）的突变型性状，说明突变体受显性基因控制。生型个体单株进行统计，符合突变体 NC89-M 株（叶形见图 2.4）。经χ2检验，两类叶形株明该突变体叶形受一对显性主效基因控制。将

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