生菜叶裂与茎刺性状的遗传定位

发布时间：2019-12-02 20:58

【摘要】：生菜在世界上广泛种植,是一种重要的叶用蔬菜。在生产上具有十分重要的价值。生菜在进化过程中出现了各式各样的类型,因此具有丰富的叶型,为研究生菜叶裂提供了丰富的材料。野生种生菜茎富集有较多的刺,而在栽培种中这种性状却丢失了,这为研究生菜的进化提供了很好的材料。目前生菜叶型的多样性及茎刺的丢失分子机制尚未明确。在本研究中,主要通过构建不同F_2代分离群体克隆控制茎刺和叶裂的目的基因。研究结果如下:1.关于叶裂性状的研究:选择两组不同的叶型亲本PI491070(叶完整)、PI536760(叶裂)和散叶PI536720(叶半裂)、W46(叶完整)进行杂交得到F1代,F1代自交得到F_2代;从F_2分离群体中各选取30株叶裂和叶完整的植株构建两个极端池,对两个极端池提取RNA并测序,将测序得到的RNA-seq数据回帖到生菜基因组,计算等位基因SNP位点在两个池中的频率。根据此原理,通过分析等位基因SNP频率差异在不同染色体上的分布,发现控制两种不同的叶裂方式的基因定位在同一区域:3号染色体的90Mb到140Mb之间。利用4000株PI491070(叶完整)×PI536760(叶裂)F_2大群体最终将目的基因定位在116.24Mb到118.15Mb之间。对该区段内进行候选基因的预测与分析,发现在该区域内存在24个基因,其中基因LG3316063主要参与锌指蛋白的构成,该基因在两亲本中有1个碱基的差异导致了氨基酸的改变。随机挑选12个不同叶裂与叶完整的品种,该基因的基因型与表型变化一致。推测该基因可能是控制叶裂形成的候选基因。2.关于茎刺性状的研究:本研究发现生菜茎刺是由多细胞组成。采用同样的BSR-seq分析方对茎刺性状进行遗传分析。选择491245(有刺)和W111(无刺)两亲本,构建F_2分离群体,从F_2群体中各选取30株有刺(显性)和无刺(隐性)的植株构建两个极端池,对两个极端池提取RNA并测序,将目的基因初步定位在Chr5:304.36Mb-311.96Mb区域,利用3500株F_2代大群体进行精细定位,进一步将目的基因定位306.31Mb-307.31Mb之间。在定位区段内通过基因表达分析,发现基因LG5467628在两个亲本中的差异很大,因此认为该基因是候选基因。
【图文】：

流程图,转座子标签法,克隆技术,流程

图 1-1 转座子标签法克隆技术流程[37]Fig.1-1 The process of cloning gene in transposon tagging[37]1.3.3 同源序列分析法同源序列法（Homology-based cloning）是指根据不同物种之间基因序列基因序列具有高度保守性，根据已知序列对目的基因进行克隆的方法。1992 年 Johal 利用同原序列法在玉米中成功克隆出抗圆斑病基因 Hm1[38]，此后利用此方法在不同物种中又相继克隆了大约 100 多个抗病基因[39]，通过对发现的抗病基因结构进行分析，发现大多数的抗病基因含有保守结构域：富亮氨酸重复序列（Leucine-Rich Repeat，LRR）、核苷酸结合位点（Nucleotide Binding Site，NBS）、丝氨酸－苏氨酸激酶（Serine／Threonine Kinase，STK）、亮氨酸拉链（Leucine Zippers，LZ）、跨膜结构域（Transmem-Brane Domain，TM）[40]，，同源克隆法就是在这基础之上发展来的。利用同源序列分析法已经克隆许多物种的目的基因，拟南芥育性相关基因 AP3 基因和抗病毒基因 eIF4E 基因等等都相继成功被克隆出来[41,42,43,44]。

生菜,类型

生菜叶裂与茎刺性状的遗传定位3 结果与分析3.1 生菜叶裂性状调查对实验室种植的 1000 余份生菜资源进行叶裂形态的调查，共发现约 60 份材料具有叶裂的表型。叶裂性状主要集中分布在野生生菜和散叶型生菜类型中。不同基因型生菜，其叶裂方式呈现多样化（如图 1-2），并且其叶裂的程度深浅有较大变化。虽然，在拟南芥关于叶裂基因已经克隆，但是生菜叶裂多样性的分子机理还不清楚，这就为我们研究生菜的叶裂提供了丰富的材料，为进一步开展本课题奠定了良好的基础。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S636.2

【参考文献】