棉花洞A核不育系花药发育过程中的小RNA测序和转录组分析

发布时间：2021-10-31 23:27

　　棉花具有重要的经济价值,选育优质、高产、多抗的棉花新品种是育种工作者的主要目标。棉花具有较强的杂种优势,利用杂种优势可以大幅度提高棉花的产量和纤维品质。细胞核雄性不育是棉花杂种优势利用的主要途径之一,因此其分子机理的研究显得尤为重要。近年来,高通量测序技术的飞速发展以及四倍体陆地棉全基因组测序的完成为研究棉花雄性核不育的分子机理提供了便利条件。miRNA是植物中普遍存在的重要转录后调控小分子,已经被证明在多种植物生长发育过程中起调控作用。本研究以洞A核不育系和可育系的花药为材料,通过小RNA测序和转录组测序来系统分析洞A不育系花药败育过程中相关的miRNA和编码RNA,初步阐述洞A不育系雄性败育的分子机理。本文构建了洞A不育系与可育系花药发育的减数分裂期、四分体时期和单核期的花药的六个小RNA库,通过Illumila测序总共获得了81151346条可分析的序列。以四倍体陆地棉TM-1基因组序列为参考基因组,共鉴定到80个已知mi RNA和220个新的miRNAs。分别对三个时期小RNA库中miRNA测序数进行比较分析,共鉴定出了71个差异表达的miRNA（家族）。通过实时定量PCR验证... 

【文章来源】：中国农业科学院北京市

【文章页数】：106 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号对照表
第一章 绪论
    1.1 杂种优势与雄性不育
        1.1.1 杂种优势的简介
        1.1.2 植物杂种优势的应用
        1.1.3 植物雄性不育的简介
        1.1.4 细胞质雄性不育
        1.1.5 细胞核雄性不育
    1.2 棉花雄性不育的研究进展
        1.2.1 棉花雄性不育的类型
        1.2.2 棉花雄性不育的细胞学特征
        1.2.3 棉花雄性不育的分子机理
    1.3 植物MIRNA的研究进展
        1.3.1 植物miRNA的简介
        1.3.2 植物miRNA的生理功能
    1.4 MIRNA在棉花中的研究进展
        1.4.1 棉花miRNA的鉴定
        1.4.2 miRNA在棉花中的进化起源
        1.4.3 miRNA在棉花中的功能研究
    1.5 高通量测序技术
        1.5.1 高通量测序技术的简介
        1.5.2 降解组测序技术
        1.5.3 转录组测序
        1.5.4 高通量测序在植物雄性不育研究中的应用
    1.6 本研究的目的和意义
第二章 材料与方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验试剂与仪器
    2.3 总RNA的提取及检测
        2.3.1 棉花花药总RNA的提取
        2.3.2 RNA的质量控制
    2.4 小RNA测序
        2.4.1 小RNA文库的构建和Illumina测序步骤
        2.4.2 小RNA测序数据分析流程
    2.5 降解组文库构建与测序分析
    2.6 转录组测序与分析
        2.6.1 文库构建和测序
        2.6.2 生物信息分析流程
    2.7 实时定量PCR
第三章 结果与分析
    3.1 小RNA测序数据分析
        3.1.1 小RNA测序序列的基本分析
        3.1.2 小RNA的分类注释及匹配参考基因组序列
        3.1.3 已知和新的miRNA的鉴定分析
        3.1.4 miRNA的差异表达分析
        3.1.5 荧光定量PCR验证差异表达的mi RNA
    3.2 降解组测序鉴定MIRNA靶基因
        3.2.1 降解组测序文库分析
        3.2.2 降解组测序鉴定靶基因
    3.3 转录组测序
        3.3.1 洞A可育系与不育系花和花药的形态学观察
        3.3.2 总RNA提取质量检测
        3.3.3 RNA-seq数据的初步分析
        3.3.4 可变剪切分析
        3.3.5 新转录本的预测和基因表达水平分析
        3.3.6 差异表达基因的分析和筛选
        3.3.7 差异表达基因GO和 KEGG富集分析
        3.3.8 q RT-PCR实验验证差异表达基因
    3.4 小RNA测序与转录组测序的联合分析
    3.5 讨论
        3.5.1 陆地棉基因组中miRNA的鉴定
        3.5.2 miRNA在棉花花药败育过程中的调控作用
        3.5.3 洞A不育系花药败育过程中差异表达基因的功能分析
第四章 结论
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
附录A
致谢
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]植物细胞核雄性不育相关bHLH转录因子研究进展[J]. 刘永明,张玲,周建瑜,曹墨菊.  遗传. 2015(12)
[2]MicroRNA在雷蒙德氏棉中的表达（英文）[J]. Jun MA,Teng-long GUO,Qing-lian WANG,Kun-bo WANG,Run-run SUN,Bao-hong ZHANG.  Journal of Zhejiang University-Science B（Biomedicine & Biotechnology）. 2015(04)
[3]哈克尼西棉细胞质雄性不育系和保持系差异表达基因分析[J]. 马勇,吴建勇,邢朝柱,郭立平,巩养仓,崔明晖,王海林.  中国农业科学. 2009(10)
[4]特棉S-1雄性不育发生的细胞学基础及可育花粉对温度的反应[J]. 刘志,刘少卿,余筱南,陈金湘.  湖南农业大学学报(自然科学版). 2007(04)
[5]Identification and characterization of new plant microRNAs using EST analysis[J]. George P.COBB1,Todd A.ANDERSON.  Cell Research. 2005(05)
[6]棉花洞A雄性不育系花药发育的mRNA差别显示[J]. 侯磊,肖月华,李先碧,王文锋,罗小英,裴炎.  遗传学报. 2002(04)
[7]棉花晋A细胞质雄性不育系小孢子发生的显微和超微结构观察[J]. 黄晋玲,杨鹏,李炳林,安泽伟,孙黛珍.  棉花学报. 2001(05)
[8]细胞质雄性不育棉花小孢子发生的细胞学观察和线粒体DNA的RAPD分析[J]. 王学德,张天真,潘家驹.  中国农业科学. 1998(02)
[9]棉花质核不育材料晋A的发现与观察[J]. 袁钧,张铎,刘巷禄,郝秀忍,王惠芳.  华北农学报. 1996(04)
[10]棉花细胞质雄性不育小孢子母细胞败育的细胞学研究[J]. 姚长兵,胡绍安,王春英,崔荣霞.  棉花学报. 1994(S1)

博士论文
[1]芽黄标记棉花光敏雄性不育系的选育及花药发育机理研究[D]. 马建辉.西北农林科技大学 2013

硕士论文
[1]4个陆地棉核不育系的育性稳定性观察和1355A核不育基因定位[D]. 王国英.华中农业大学 2007



本文编号：3469067