梅花垂枝性状关键基因筛选

发布时间：2020-09-03 09:23

　　梅花(Prunus mume)是中华民族的传统名花,花色和枝形丰富,是重要的园林观赏植物。垂枝梅花是梅花中具有枝条下垂特性的一类具有独特观赏价值的品种群。目前关于梅花垂枝的研究已表明,垂枝性状是由一个主效基因和多个微效基因控制,并将其关联到第7号染色体上,梅花基因组重测序试验将枝条垂枝性状进一步关联到13个候选基因,但以上研究尚不能全面解释垂枝表型性状的形成机理。本研究以'六瓣'×'粉台垂枝'F1代垂枝和直枝梅花群体为研究对象,首先基于垂枝和直枝梅花生长数据,建立了枝条生长模型,计算梅花基因组重测序群体枝条不同位置的倾斜角度,作为表型性状展开全基因组关联分析。其次,设计了外源激素IAA和GA3实验处理梅花一年生嫩枝试验,开展了结合生物信息技术分析方法试验,对比垂枝梅花和直枝梅花一年生嫩枝响应外源激素IAA和GA3处理的差异表达基因,根据在线数据库富集分析差异表达基因,筛选影响梅花垂枝性状的关键基因。主要结果如下:(1)建立了垂枝和直枝梅花枝条生长模型,分别用三次函数和指数函数描述垂枝梅花和直枝梅花枝条的生长状况,第3个测量点倾斜角度适合作为表型性状开展全基因组关联分析,筛选出7个位于QTL定位区间的SNP位点。(2)外源激素IAA能够改变垂枝和直枝梅花枝条倾斜角度,而外源激素GA3仅能改变直枝梅花枝条倾斜角度,垂枝梅花枝条对外源施加的GA3激素不敏感。改变梅花枝条倾斜角度的外界因素,影响由高到低依次为IAA、向光性生长、GA3。(3)梅花垂枝表型性状主要与苯丙素生物合成通路、植物激素信号转导通路以及淀粉和蔗糖代谢通路相关。苯丙素生物合成途径中,参与过氧化物酶作用过程的PER类基因与垂枝性状和外源GA3有关联,PER类基因是影响梅花垂枝性状的关键基因。本研究初步探索了梅花垂枝性状与植物激素应答的分子调控机制,为植物枝条向重力性方向的生长机制提供理论依据,对垂枝株型观赏植物的育种具有指导作用。
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S685.17
【部分图文】：

垂枝桦,梅花,木本植物

逡逑和Ｆｉｒｎ邋（１９９５）首次提出ＧＳＡ模型（如图１－１）用于描述植物器官角度改变的过程，逡逑以南美洲的多年生植物巴西水竹叶和地被用的多年生草本逡逑＜９／＾？７￡１？？／＾＞纪／／１／５■作为研究对象，以此来解释由于生长环境中光照的改变所引起的逡逑角度改变的现象。他们认为当以人类作为参照系来描述且ＧＳＡ为１８０°时，以往的刻逡逑画方式刚好呈现的是相反的描述。因此，ＧＳＡ被定义为是向重力性所决定的植物在逡逑重力作用下所保持的角度，将地球重力的矢量设为ＧＳＡ的０°（Ｄｉｇｂｙ和Ｆｉｍ，邋１９９５）。逡逑园林植物，如梅花、桃（Ｐ．／ｊｅｒｎ’ｃａ）、山毛榉和柳（ＳＷ／ｘｓｐｐ．）逡逑等，都已发现有向重力性生长的突变体，称为ＧＳＡ突变体，其上部器官的ＧＳＡ随器逡逑官生长，会趋于远小于正常情况，结果呈现为地上器官向重力方向生长或完全平行于逡逑重力方向生长（李亚蒙

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方法逡逑料逡逑的实验材料选取‘六瓣’ｘ‘粉台垂枝’Ｆ，代分离的垂枝（ｎ邋＝邋３７）和直。模型验证和全基因组关联分析材料选取重测序梅花的垂枝（ｎ＝邋１８９３）个体。逡逑据测定及生长模型预测和验证逡逑长数据测定：每个个体随机选取３个生长状态良好的枝条表型数条放置坐标纸前方，拍摄照片，用Ｉｍａｇｄ软件测量并统计。根据枝图２－１的中间型为枝条既不直立生长，也不向重力性生长的一类，生长方向与地面近似平行的一类。即测定每个枝条Ａ，、Ｂ，、Ｃｉ、，，ｙｉ）邋（ｉ＝ｌ，２，３，４，５）的值，以定量描述枝条在直角坐标系中的个逡逑

点角,枝条,定量描述,垂枝

图２－２枝条上各点角度定量描述逡逑ｕｒｅ邋２－２邋Ｄｅｔａｉｌｅｄ邋ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｎｇｌｅｓ邋ａｔ邋ｅａｃｈ邋ｐｏｉｎｔ邋ｏｎ邋ｍｅｉ邋ｂｒａｎｃｈｅｓ逡逑论逡逑枝条生长模型预测逡逑Ｒ２０１７ａ软件中选择适合垂枝梅花枝条的生长模型为三次模型的为指数函数（表２－１）。评价拟合效果优良的参ｒｅ，约接近１，证明拟合效果更贴近现实。对垂枝梅花枝０５，证明拟合效果良好；相同地，对直枝梅花枝条，Ａｄｊｕｓｔ一步验证这两个生长模型的准确性，需用另一个直枝和垂的生长数据。逡逑表２－１垂枝与直枝枝条生长模型拟合结果逡逑

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