利用混池重测序分析的方法对控制玉米叶宽的QTL进行初步定位

发布时间：2022-09-30 20:33

　　玉米（Zea mays L.）是我国重要的粮食、饲料及工业原料作物,随着耕地面积的减少、人口的不断增加,玉米需求量也在增加。因此,提高单产、增加总产是我国玉米育种长期追求的重要目标。叶片是玉米进行光合作用的主要场所,叶片的大小和形状等性状是决定株型的重要因素。叶宽是叶型的主要农艺性状之一,解析玉米叶宽的遗传规律及分子基础,对于减轻因提高玉米密度而导致个体间的庇荫效应起着重要的作用。本实验是利用一对在叶宽性状具有显著差异的玉米自交系,选取F2群体中的极端个体进行混池重测序,获得两混合池间差异的SNPs位点,作为调控叶宽的候选区域。通过生物信息学分析,对候选区域内的SNPs位点进行注释,获得与叶宽相关的基因,这些研究结果为叶宽相关基因的图位克隆和分子机理解析、选育耐密性强的优良玉米品种提供理论和技术支撑。主要研究结果如下:1.以玉米宽叶自交系豫816和窄叶自交系豫667为材料构建一个269株的F2群体。于2016年对玉米叶宽进行表行鉴定,并从该群体中分别选择15株极端宽叶和窄叶的植株组成宽、窄2个混合池及2个亲本池。混池重测序结果表明:4个测序池中获得17,612,209变异位点（SNPs... 

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
1 文献综述
    1.1 玉米叶片性状的研究进展
        1.1.1 玉米叶片的形态和结构
        1.1.2 玉米叶片的发育
            1.1.2.1 叶原基的发育
            1.1.2.2 叶极性的建立
        1.1.3 植物激素与玉米叶片发育的关系
            1.1.3.1 生长素(IAA)与叶片发育的关系
            1.1.3.2 赤霉素(GA)与玉米叶片发育的关系
            1.1.3.3 细胞分裂素(CTK)与玉米叶片发育的关系
            1.1.3.4 油菜素甾醇(brassinosteroids,BR)与玉米叶片发育的关系
    1.2 分离群体混池重测序与基因的定位
        1.2.1 混合群体分离分析法的研究进展
        1.2.2 混合群体分离分析法的影响因素
            1.2.2.1 定位的群体大小
            1.2.2.2 极端个体的选择比例
            1.2.2.3 分子标记的密度
        1.2.3 混合群体分离分析法在作物遗传改良中的应用
        1.2.4 分离群体混池重测序分析的优越性
    1.3 已经发现、定位和克隆的控制叶宽的基因
2 引言
3 材料与方法
    3.1 实验材料
    3.2 性状调查
    3.3 混池重测序
        3.3.1 田间取样
        3.3.2 玉米叶片DNA提取
        3.3.3 DNA混池重测序实验流程
        3.3.4 原始测序数据
            3.3.4.1 原始测序数据获得
            3.3.4.2 原始数据过滤
        3.3.5 原始数据比对及质量控制
            3.3.5.1 碱基含量分布
            3.3.5.2 测序深度分布
            3.3.5.3 插入片段分布
            3.3.5.4 比对信息统计
    3.4 SNP的差异分析
        3.4.1 变异位点检测
        3.4.2 SNP-index的定义
        3.4.3 样品SNP-index的过滤标准
        3.4.4 计算各个变异位点的SNP-index
        3.4.5 标准候选区域计算及注释
            3.4.5.1 标准候选区域的计算
            3.4.5.2 候选区域的SNP位点进行基因注释
            3.4.5.3 对注释到的基因进行GO富集分析
            3.4.5.4 KEGG通路分析
4 结果与分析
    4.1 双亲及F2 群体表型分析
        4.1.1 双亲表型分析
        4.1.2 F2 群体表型分析
    4.2 混池重测序数据分析
        4.2.1 DNA浓度、纯度检测
        4.2.2 构建测序文库
        4.2.3 测序数据
            4.2.3.1 原始数据的过滤
            4.2.3.2 碱基质量分布图
            4.2.3.3 测序序列碱基的分布
            4.2.3.4 单碱基测序深度分布
            4.2.3.5 累积深度分布
            4.2.3.6 插入片段分布
    4.3 数据比对及质量控制
        4.3.1 比对信息统计
        4.3.2 变异位点检测
    4.4 混池重测序数据分析
        4.4.1 样品SNP-index的计算
        4.4.2 标准候选区域计算及注释
        4.4.3 候选区域的SNP位点进行基因注释
        4.4.4 对候选位点注释进一步筛选
    4.5 基因的功能注释
        4.5.1 影响基因的功能注释
        4.5.2 对注释到的基因进行功能注释
        4.5.3 对候选基因的筛选
        4.5.4 对前人定位到的玉米叶宽QTLs信息的收集和整理
        4.5.5 对注释到的基因进行GO富集分析
5 结论与讨论
    5.1 本实验研究结果
    5.2 定位区间与前人研究的比较
参考文献
ABSTRACT


【参考文献】：
期刊论文
[1]水稻显性窄叶突变体Dnal1的鉴定与基因定位[J]. 桑贤春,林婷婷,何沛龙,王晓雯,廖红香,张孝波,马玲,何光华.  中国农业科学. 2014(09)
[2]我国西南地区玉米育种面临的挑战及相应对策探讨[J]. 潘光堂,杨克诚.  作物学报. 2012(07)
[3]玉米理想株型研究进展[J]. 贾波,谢庆春,倪向群.  江西农业学报. 2012(04)
[4]遮荫对两个基因型玉米叶片解剖结构及光合特性的影响[J]. 杜成凤,李潮海,刘天学,赵亚丽.  生态学报. 2011(21)
[5]一个新的水稻窄叶突变体的遗传分析和基因定位[J]. 李娟,李东宣,甘树仙,冯德党,朱骞,熊海波,张小玲,陈丽娟.  分子植物育种. 2011(02)
[6]玉米o16基因回交渗入o2系的分子标记辅助选择[J]. 张文龙,杨文鹏,陈志伟,王明春,杨留启,蔡一林.  作物学报. 2010(08)
[7]一个水稻动态窄叶突变体的鉴定和基因定位[J]. 曾生元,郭旻,李敏,孟庆彩,胡群,龚志云,顾铭洪,严长杰.  科学通报. 2010(21)
[8]我国玉米育种科技创新问题的几点思考[J]. 戴景瑞,鄂立柱.  玉米科学. 2010(01)
[9]春玉米叶片生长动态变化及其对种植密度的响应[J]. 张福喜,蔡瑞国,张敏,李彦生,韩金玲,周印富,王文颇.  河北科技师范学院学报. 2009(02)
[10]植物叶发育的分子机理[J]. 严松,严长杰,顾铭洪.  遗传. 2008(09)

博士论文
[1]拟南芥AtRRE1基因调控根发育研究[D]. 许恒皓.武汉大学 2011

硕士论文
[1]玉米叶型相关性状QTL定位与分析[D]. 张志腾.四川农业大学 2015
[2]玉米灰斑病抗性的QTL元分析和混池测序分析[D]. 王平喜.中国农业科学院 2015
[3]玉米叶宽和叶长性状的QTL定位与分析[D]. 唐登国.四川农业大学 2013
[4]利用不同F2群体定位玉米株型性状的QTL[D]. 郭莹.西南大学 2012
[5]玉米产量性状QTL定位与株型性状相关基因克隆[D]. 张伟强.河南农业大学 2011
[6]水稻窄叶基因nal8的精细定位[D]. 孟庆彩.扬州大学 2011



本文编号：3684231