玉米多叶突变体lfy1的遗传分析、精细定位和克隆

发布时间：2017-03-22 10:03

  本文关键词：玉米多叶突变体lfy1的遗传分析、精细定位和克隆，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：玉米lfy1突变体主要表型为穗上多叶,其不仅是研究玉米茎尖生长点发育机制的重要突变体,也是饲用玉米育种的重要种质。前人将lfy1基因初定位在3号染色体长臂上,但至今仍未克隆。在本研究中,我们进一步证实lfy1突变体在其后代分离群体中的表型受遗传背景影响明显。利用lfy1突变体与不同自交系构建的遗传群体,我们通过图位克隆法对其精细定位,构建物理图谱,且找到其他影响该表型的QTL位点。此外,利用自然群体对玉米穗上叶数和苞叶数进行了全基因组关联分析。主要结果如下： 1.lfy1突变体并不是典型的显性突变体,受遗传背景影响明显。在与B73得到的分离群体中,穗上叶数分布呈现典型的质量性状分离比,在与郑58得到的分离群体中,穗上叶数呈现典型的数量性状遗传分布。因此,选择B73群体作为精细定位的遗传群体,通过开发SSR和InDel分子标记,将lfy1基因的候选区间缩小至55kb(参照B73基因组)。三个标记与lfy1基因共分离,利用其鉴定基因型,观察到lfy1突变体茎尖生长点发育受到严重抑制。 2.根据B73参考基因组,对候选区间内GRMZM2G072052和GRMZM2G072080两个候选基因进行了序列测定、转录和蛋白水平分析。GRMZM2G072052基因在lfy1突变体与B73之间有差异,但是与郑58等自交系完全一致,且表达量未检测到明显差异。lfy1突变体中,GRMZM2G072080基因第八内含子有一5kb转座子插入,但并未影响该基因转录长度,RNAi转基因株系并未出现多叶表型。说明GRMZM2G072052和GRMZM2G072080可能并不是lfy1突变体的候选基因。 3.通过构建筛选lfy1突变体BAC文库,郑58Fosmid文库,得到候选区域物理图谱。lfy1突变体BAC文库中,3个BAC阳性克隆可覆盖整个候选区域。对其中一个阳性克隆29E3测序证实,在lfy1突变体中,候选区域长度至少大于90kb。郑58Fosmid文库中,对GRMZM2G072080的一个阳性克隆26D6进行测序,获得约35kb序列,其序列与29E3有26kb的重叠区域,且序列完全一致。说明郑58与lfy1突变体的基因组序列更为接近,两者之间序列的差异之处才可能是真正的突变位点。 4.lfy1突变体与郑58构建的F2分离群体穗上叶数呈现正态分布,符合数量性状遗传规律。利用110个SSR标记,lfy1突变体与郑58的F2群体190个单株,对穗上叶数进行QTL定位,共定位到4个影响穗上叶数的QTL位点,其中lfy1基因所在的位点qEPN3贡献率最高,为12.3%,qEPN2贡献率次之,为7.1%。通过对BC4F2、BC6F1、BC6F12群体的基因型和表型分析,进一步验证qEPN3和qEPN2两个QTL位点。且证实qEPN3与AC209804-4标记紧密连锁,qEPN2与chr2_S_209011873标记紧密连锁。 5.连续两年统计366个自交系组成的关联分析群体的穗上叶数和苞叶数,数据分析表明,穗上叶数和苞叶数相关系数为0.38。对穗上叶数进行全基因组关联分析,以p值0.0001为显著性标准,共检测到45个显著性SNP位点。玉米苞叶数的全基因组关联分析,显著性标准设置为p值0.0001,共有56个显著性SNP位点被检测到。
【关键词】：穗上叶数 图位克隆 分子标记 候选基因
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S513
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 英文缩略表9-10
• 第一章 文献综述10-21
• 1.1 玉米穗上多叶性状的研究进展10-11
• 1.1.1 多叶型玉米的植株特征和遗传机理10
• 1.1.2 lfy1多叶突变体的研究进展10-11
• 1.2 玉米质量性状图位克隆11-18
• 1.2.1 图位克隆的原理和流程11-17
• 1.2.2 玉米图位克隆的基因17
• 1.2.3 玉米图位克隆存在的问题及展望17-18
• 1.3 玉米数量性状的研究18-20
• 1.3.1 QTL定位18-20
• 1.3.2 全基因组关联分析20
• 1.4 本研究的目的和意义20-21
• 第二章 lfy1突变体的遗传分析、精细定位和高代回交群体表型分析21-32
• 2.1 材料与方法21-25
• 2.1.1 试验材料21-22
• 2.1.2 试验方法22-25
• 2.2 结果与分析25-31
• 2.2.1 lfy1突变体遗传分析25-27
• 2.2.2 验证lfy1基因定位区间27
• 2.2.3 lfy1基因的精细定位27-29
• 2.2.4 精细定位结果的进一步验证29
• 2.2.5 高代回交群体表型对比29-31
• 2.3 讨论31-32
• 第三章 候选基因分析及高代回交群体RNA-seq结果分析32-56
• 3.1 材料方法32-44
• 3.1.1 试验材料32-34
• 3.1.2 试验方法34-44
• 3.2 结果与分析44-54
• 3.2.1 候选基因序列比较44-49
• 3.2.2 候选基因表达和蛋白水平分析49-51
• 3.2.3 GRMZM2G072080转基因株系分析51-53
• 3.2.4 高代回交群体RNA-seq结果分析53-54
• 3.3 讨论54-56
• 第四章 lfy1突变体BAC文库筛选和物理图谱构建56-65
• 4.1 材料与方法56-58
• 4.1.1 试验材料56-57
• 4.1.2 试验方法57-58
• 4.2 结果与分析58-63
• 4.2.1 lfy1突变体BAC文库筛选58-60
• 4.2.2 阳性BAC克隆指纹图谱分析和物理图谱构建60-61
• 4.2.3 BAC阳性克隆测序结果分析61-62
• 4.2.4 郑58Fosmid文库筛选结果及末端测序62-63
• 4.2.5 郑58 Fosmid文库部分阳性克隆测序结果分析63
• 4.3 讨论63-65
• 第五章 玉米穗上叶数QTL定位65-74
• 5.1 材料与方法65-67
• 5.1.1 试验材料65
• 5.1.2 试验方法65-67
• 5.2 结果与分析67-72
• 5.2.1 作图群体穗上叶数表型67-68
• 5.2.2 遗传连锁图谱构建68-70
• 5.2.3 穗上叶数QTL位点分析70
• 5.2.4 qEPN3的验证70-71
• 5.2.5 qEPN2的验证71-72
• 5.3 讨论72-74
• 第六章 玉米穗上叶数和苞叶数全基因组关联分析74-79
• 6.1 材料与方法74
• 6.1.1 试验材料及基因型数据74
• 6.1.2 试验方法74
• 6.2 结果与分析74-78
• 6.2.1 玉米穗上叶数和苞叶数相关性74-76
• 6.2.2 玉米穗上叶数全基因组关联分析76-77
• 6.2.3 玉米苞叶数全基因组关联分析77-78
• 6.3 讨论78-79
• 参考文献79-86
• 致谢86-87
• 附录87-96
• 作者简历96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：261282