全基因组关联分析发掘水稻叶毛发育相关遗传位点
发布时间：2020-11-14 09:11
水稻(Oryza SativaL.)是世界上最重要的粮食作物之一,是全球二分之一以上人口的主食来源。水稻叶毛是由叶片表皮细胞分化而来、延伸出的毛状突起,具有抵御生物和非生物胁迫的功能,如减少水稻叶片热量和水分的损失、提高抗冻能力、防止紫外辐射等。因此,发掘水稻叶毛发育相关的遗传位点并克隆相关基因,对水稻的生长发育研究和生产应用具有重要意义。目前,通过图位克隆等技术克隆的水稻叶毛相关基因很少,而全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)是近年来兴起的研究复杂性状的方法。迄今,国内外学者已运用GWAS方法对一些农作物的重要农艺性状开展了研究。我们选择表型和遗传变异丰富的149份重测序水稻品种对水稻叶毛性状进行了全基因组关联分析。我们共选取61,128个单核苷酸多态(SNP)标记,运用混合线性模型(MLM),在-log10P4.5(FDR0.01)水平下,共发现12个与水稻叶毛性状相关的SNP位点。以关联程度最高的SNP位点的上、下游120kb(共240kb)作为候选基因所在区域,结合基因功能注释及前人报道发现了基因LOC_Os0(HL6)可能参与水稻叶毛的形成。DNA测序显示,该基因的编码区在多叶毛品种和少叶毛品种中存在引起氨基酸改变的差异。RT-PCR结果显示,该基因在多叶毛品种B120、9311中的表达量显著高于少叶毛品种IRIS313-10430、日本晴(NPB)。随后,我们分别构建了用于转基因功能验证的过表达载体和敲除载体。对149份水稻品种的HL6基因编码区的单体型分析发现,该基因在这些水稻品种中至少存在9种单体型,且以两种单体型为主。本研究不仅证实了运用GWAS方法可以快速挖掘水稻叶毛性状相关的候选基因,而且为揭示叶毛形成的分子遗传机理提供了理论基础。
【学位单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S511
【部分图文】：
时开启核内的复制循环。核内复制循环会增加细胞内的ＤＮＡ含量，细胞的体积??也迅速增长。表皮毛细胞的发育过程中会连续出现两次分枝过程，分枝的方向由??叶片的近轴－远轴决定（图１）?［６］。??——庙一?Ｈ令??图１拟南齐表皮毛发育过程Ｗ??Ｆｉｇ?１?Ｔｈｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ?ｔｒｉｃｈｏｍｅｓｆ６１??两个表皮毛之间通常有一定的距离，相邻的两个细胞同时长成表皮毛的机率??非常小，也就是说表皮毛细胞和非表皮毛细胞之间有一个抑制机制：所有细胞在??最开始的时候都会产生表皮毛促进因子，同时激活与其相邻的细胞的表皮毛抑制??因子，经过细胞之间的竞争，具有相对较高水平地促进因子的细胞就会产生更多??的抑制因子，从而抑制组织相邻细胞表皮毛的生长，而自身发育成表皮毛。这个??抑制机制需要具备两个条件才能完成，一是激活子激活抑制因子和抑制因子抑制??激活子两个过程中需要正负调控因子的参与，二是细胞间具有抑制子通道在??拟南芥中
??ＧＷＡＳ的基本策略如图２所示，分以下五个方面详述。??种庚材料趙??Ｉ?．??￣?丨????＾＾???巨制生拥餓ｊ?［基片）?［基趣腫辦??ｖ?丄?ｗ??人：ｒａｎ?自动观撞１?基醒艇?????．?ｊ?、?「?＾??ｉ??＾???表型链｜?［群腊糊〇ＬＤ＾析??＾?１????基医助能＾?）?［关１緋图ｊ?［ＲＮＡ＾｜?卜、游??????图２全基因组关联分析的基本策略??Ｆｉｇｕｒｅ?２?Ｔｈｅ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｓｔｒａｔｅｇｙ?ｏｆ?ＧＷＡＳ??１．２．２．１种质材料的选择??丰富的品种资源为研宄工作者提供了研宄基础。作为世界上最主要的粮食之??一，水稻有着丰富的品种资源，如菲律宾的国际水稻研究所（ＩＲＲＩ）保存着超过??１０２５４７份亚洲栽培稻，１６５２份非洲稻，４５０８份野生稻，是全世界最大的水稻种??子库。此外，中国、日本、韩国、印度等国家也保存有大量的水稻品种资源??中国保存有小麦、玉米、大豆等作物的种质资源，同时也从美国、日本等国家引??进。然而，同时对所有品种进行研宄是不现实的，所以必须根据研宄需要选择特??定的品种进行研究。而作物的生长地域和遗传多样性是进行ＧＷＡＳ分析首先需??要考虑的问题。Ｖｏｌａｍｅ等％选择了?１３８份适宜在意大利生长且具有遗传多样性??的水稻品种对水稻的恶苗病抗性基因进行了研究。群体规模过大，性状测量成本??和基因型检测成本都会增加。所以，选择能代表作物全部表型和遗传变异的研究??群体可提高关联分析的分辨率
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【参考文献】
本文编号：2883311
【学位单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S511
【部分图文】：
时开启核内的复制循环。核内复制循环会增加细胞内的ＤＮＡ含量，细胞的体积??也迅速增长。表皮毛细胞的发育过程中会连续出现两次分枝过程，分枝的方向由??叶片的近轴－远轴决定（图１）?［６］。??——庙一?Ｈ令??图１拟南齐表皮毛发育过程Ｗ??Ｆｉｇ?１?Ｔｈｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ?ｔｒｉｃｈｏｍｅｓｆ６１??两个表皮毛之间通常有一定的距离，相邻的两个细胞同时长成表皮毛的机率??非常小，也就是说表皮毛细胞和非表皮毛细胞之间有一个抑制机制：所有细胞在??最开始的时候都会产生表皮毛促进因子，同时激活与其相邻的细胞的表皮毛抑制??因子，经过细胞之间的竞争，具有相对较高水平地促进因子的细胞就会产生更多??的抑制因子，从而抑制组织相邻细胞表皮毛的生长，而自身发育成表皮毛。这个??抑制机制需要具备两个条件才能完成，一是激活子激活抑制因子和抑制因子抑制??激活子两个过程中需要正负调控因子的参与，二是细胞间具有抑制子通道在??拟南芥中
??ＧＷＡＳ的基本策略如图２所示，分以下五个方面详述。??种庚材料趙??Ｉ?．??￣?丨????＾＾???巨制生拥餓ｊ?［基片）?［基趣腫辦??ｖ?丄?ｗ??人：ｒａｎ?自动观撞１?基醒艇?????．?ｊ?、?「?＾??ｉ??＾???表型链｜?［群腊糊〇ＬＤ＾析??＾?１????基医助能＾?）?［关１緋图ｊ?［ＲＮＡ＾｜?卜、游??????图２全基因组关联分析的基本策略??Ｆｉｇｕｒｅ?２?Ｔｈｅ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｓｔｒａｔｅｇｙ?ｏｆ?ＧＷＡＳ??１．２．２．１种质材料的选择??丰富的品种资源为研宄工作者提供了研宄基础。作为世界上最主要的粮食之??一，水稻有着丰富的品种资源，如菲律宾的国际水稻研究所（ＩＲＲＩ）保存着超过??１０２５４７份亚洲栽培稻，１６５２份非洲稻，４５０８份野生稻，是全世界最大的水稻种??子库。此外，中国、日本、韩国、印度等国家也保存有大量的水稻品种资源??中国保存有小麦、玉米、大豆等作物的种质资源，同时也从美国、日本等国家引??进。然而，同时对所有品种进行研宄是不现实的，所以必须根据研宄需要选择特??定的品种进行研究。而作物的生长地域和遗传多样性是进行ＧＷＡＳ分析首先需??要考虑的问题。Ｖｏｌａｍｅ等％选择了?１３８份适宜在意大利生长且具有遗传多样性??的水稻品种对水稻的恶苗病抗性基因进行了研究。群体规模过大，性状测量成本??和基因型检测成本都会增加。所以，选择能代表作物全部表型和遗传变异的研究??群体可提高关联分析的分辨率
?第二章水稻叶毛基因（／／ａ／ｐ＾ｇａ／６）的定位、克隆与功能验证???第二章水稻叶毛基因／／Ｍ?的定位、克隆与??功能验证??２．１研究材料、所用试剂及相关实验设备??２．１．１研究材料??本研究材料为由１４９份重测序水稻品种（各品种信息见附录Ｉ?）（深圳农业??基因组研宄所提供）构成的自然群体（图３）；以及测序产生的相应基因型数据??［１｜５】。该自然群体种植在浙江省富阳中国水稻研究所试验基地，开展水稻叶毛表??型查，合基型用全基组关联析法定基因??
【参考文献】
相关期刊论文 前4条
1 唐富福;徐非非;包劲松;;全基因组关联分析在水稻遗传育种中的应用[J];核农学报;2013年05期
2 沈芸;肖鹏;包劲松;;水稻营养成分遗传育种研究进展[J];核农学报;2008年04期
3 王荣焕;王天宇;黎裕;;关联分析在作物种质资源分子评价中的应用[J];植物遗传资源学报;2007年03期
4 杨小红;严建兵;郑艳萍;余建明;李建生;;植物数量性状关联分析研究进展[J];作物学报;2007年04期
本文编号：2883311
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