不同发育阶段水稻种子代谢多样性及其遗传基础研究

发布时间：2023-04-10 01:49

　　植物代谢物不仅为植物提供抵抗生物和非生物胁迫的物质基础,还为人类提供能量和营养等。水稻作为世界上最主要的农作物之一,为全球一半以上的人口提供能量和营养。研究水稻代谢多样性及其遗传调控,有利于鉴定抵抗逆境和提高营养品质的代谢物及其调控基因,为选育环境适应能力强、营养品质高的新品种提供理论基础。尽管水稻种子代谢组研究已经取得一定的进展,但不同发育阶段水稻种子代谢组的遗传和分子基础在很大程度上都是未知的。为了阐明不同发育阶段籼稻种子的代谢变化规律,本研究分别对96个籼稻品种的萌发期种子和108个籼稻品种的成熟期种子进行了代谢谱分析。利用代谢组数据进行聚类分析,发现发育阶段影响水稻种子代谢谱,而且在同一发育阶段,大量代谢物也存在品种间的显著差异。MH63和ZS97两个具有高质量基因组数据的代表性籼稻品种,代谢物谱也存在显著差异。为了进一步揭示MH63和ZS97不同发育阶段种子中代谢多样性,本研究检测了MH63和ZS97的灌浆期、成熟期和萌发期种子的代谢组。在灌浆期、成熟期和萌发期的种子中分别检测到855、810和836个代谢物,其中只有372个代谢物是在三个发育阶段种子中被共同检测到。在MH6...

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略词表
1 前言
    1.1 代谢组学研究概述
        1.1.1 代谢物和代谢组学的概念
        1.1.2 代谢组学研究的分析方法
    1.2 植物代谢组研究
        1.2.1 植物代谢组多样性
        1.2.2 植物代谢物积累模式
    1.3 植物代谢组多样性的遗传基础和研究策略
        1.3.1 植物代谢组的自然变异
        1.3.2 代谢组学全基因组关联分析
        1.3.3 植物代谢组遗传连锁分析
    1.4 水稻种子代谢组研究进展
    1.5 植物代谢组学在水稻育种中应用
    1.6 本研究的目的和意义
2 材料与方法
    2.1 材料
        2.1.1 水稻材料来源
        2.1.2 载体和菌株
        2.1.3 实验试剂
    2.2 试验方法
        2.2.1 代谢样品准备及取样
        2.2.2 代谢样提取
        2.2.3 代谢样检测的仪器条件和参数
        2.2.4 数据处理
        2.2.5 mQTL定位
        2.2.6 载体构建和水稻遗传转化
        2.2.7 水稻DNA提取
        2.2.8 水稻RNA提取
        2.2.9 基因表达量检测
        2.2.10 生物信息学分析
3.结果
    3.1 不同发育阶段水稻种子代谢谱研究
        3.1.1 籼稻自然品种不同发育阶段种子代谢谱
        3.1.2 MH63和ZS97灌浆期、成熟期和萌发期种子代谢谱分析
        3.1.3 RIL群体不同发育阶段种子的代谢谱分析
    3.2 水稻不同发育阶段种子的mQTL研究
        3.2.1 mQTL定位及统计分析
        3.2.2 mQTL在染色体上分布
    3.3 筛选候选基因
        3.3.1 L-天冬酰胺的候选基因LOC_Os06g03990
        3.3.2 LOC_Os06g03990 的基因结构与表达模式
        3.3.3 LOC_Os06g03990 的蛋白结构预测
        3.3.4 其他代谢物候选基因筛选
        3.3.5 利用转基因材料验证候选基因功能
    3.4 代谢物-代谢物和代谢物-农艺性状相关性分析
        3.4.1 代谢物-代谢物相关性网络分析
        3.4.2 代谢物-农艺性状相关性网络分析
    3.5 水稻糙米和精米代谢谱研究
        3.5.1 籼稻自然品种糙米代谢谱
        3.5.2 MH63和ZS97的糙米和精米代谢谱分析
4 讨论
    4.1 植物代谢组多样性
    4.2 水稻种子代谢谱研究
    4.3 水稻种子mQTL分析
    4.4 候选基因功能验证
    4.5 代谢物-代谢物相关性
    4.6 代谢性状与农艺性状相关性分析
参考文献
附录
    附录 Ⅰ:附表
    附录 Ⅱ:作者简介
        个人简历
        在读期间发表论文
致谢



本文编号：3788108