本文選題：玉米 + 光周期敏感性��； 參考：《河南農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：玉米(Zea mays ssp.mays L.)是世界上分布最廣泛的糧食作物之一,近年來(lái)在我國(guó)的種植面積超越小麥和水稻而居第一位。為了發(fā)現(xiàn)更多新的玉米品種,熱帶亞熱帶玉米憑借著豐富的遺傳變異,成為最主要的研究對(duì)象。但在溫帶地區(qū)這些品種的光周期的敏感性成為制約品種選育的主要障礙。至今,玉米光周期的研究已經(jīng)被初步報(bào)道,但是光周期路徑中的相關(guān)基因具體是通過(guò)哪些機(jī)制來(lái)影響玉米的開(kāi)花發(fā)育,尚不清楚。植物光周期的過(guò)程極其復(fù)雜,涉及眾多基因的協(xié)調(diào)參與,本研究以溫帶光周期不敏感的黃早4(H4)以及與光周期敏感熱帶自交系CML288構(gòu)建的近等基因系496-10(H4-NIL)為試驗(yàn)材料,在長(zhǎng)日照條件下不同時(shí)期的莖尖觀察分析光周期敏感時(shí)期,并以不同時(shí)期的葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組高通量測(cè)序,結(jié)合生物信息學(xué)、RT-PCR等方法,分析兩種材料在長(zhǎng)日照條件下不同發(fā)育時(shí)期(營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化期、生殖生長(zhǎng)期)的表達(dá)模式及調(diào)控路徑。本研究的主要結(jié)論如下:1.通過(guò)莖尖形態(tài)觀察,發(fā)現(xiàn)H4的莖尖在3、4、5、6葉期分別與H4-NIL的莖尖在3、5、6、7葉期時(shí)有相一致的發(fā)育形態(tài)。根據(jù)莖尖形態(tài)將其定義為三個(gè)發(fā)育時(shí)期,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期;營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化時(shí)期;生殖生長(zhǎng)期。利用RNA-seq技術(shù)對(duì)H4的3、4、5、6葉期及H4-NIL的3、5、6、7葉期進(jìn)行高通量測(cè)序。得到的reads數(shù)在2500~2800萬(wàn)之間,這其中大約有64%的reads在基因組上有唯一的匹配位點(diǎn)。2.生物信息學(xué)分析表明,H4和H4-NIL的對(duì)應(yīng)葉期分別有357、531、736、655個(gè)差異表達(dá)的基因,在上調(diào)的基因中,分別有99、126、94、203個(gè)基因在4個(gè)不同葉期特異表達(dá),其中有4個(gè)基因在4個(gè)葉期中都上調(diào);下調(diào)的基因中,分別有122、279、417、229個(gè)基因在4個(gè)不同葉期特異表達(dá),其中12個(gè)基因在4個(gè)葉期都下調(diào)。根據(jù)GO注釋,富集到的基因功能主要集中于催化活性、氧化還原酶活性、代謝過(guò)程和氧化還原反應(yīng)四大類(lèi)。而在生物過(guò)程類(lèi)別中,這些差異基因主要參與離子傳輸和光合作用,利用Cytoscape(v3.0.2)插件ClueGO+Cluepedia v2.1.3,結(jié)合差異基因,生物過(guò)程以及KEGG通路分析,將該差異基因進(jìn)行分類(lèi),我們發(fā)現(xiàn)很多基因涉及不僅一個(gè)功能類(lèi)別,說(shuō)明光周期敏感機(jī)制涉及多種功能及代謝調(diào)控,并可能與其他機(jī)制調(diào)控相互作用。3.通過(guò)差異相關(guān)基因聚類(lèi),按照不同葉期的表達(dá)量變化將這些差異表達(dá)基因分為三類(lèi):第一類(lèi)可能是在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段向生殖生長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)化的階段起主要作用;第二類(lèi)基因可能更多的參與了營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的調(diào)控;第三類(lèi)可能與生殖生長(zhǎng)階段的生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控有關(guān)。4.選取H4和H4-NIL的4個(gè)葉期存在表達(dá)差異的19個(gè)光周期相關(guān)基因,根據(jù)它們不同葉期的表達(dá)量變化將其分為三類(lèi):第一類(lèi)基因GRMZM2G002220、GRMZM2G013398、GRMZM2G076602、GRMZM2G138750、GRMZM2G016756,在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)階段上調(diào),在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向轉(zhuǎn)化階段下調(diào);第二類(lèi)AC233888.1_FG002、GRMZM2G062541、GRMZM2G156692、GRMZM2G449950、GRMZM2G021777、GRMZM2G092363、GRMZM2G162737、GRMZM2G165488,在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化階段上調(diào),在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)階段下調(diào);第三類(lèi)GRMZM2G175265、GRMZM2G474769、GRMZM2G004483、GRMZM2G014902、GRMZM2G138455、GRMZM2G165042,在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段上調(diào),在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)階段和生殖生長(zhǎng)階段下調(diào)。5.通過(guò)光周期差異基因間表達(dá)模式分析,說(shuō)明CCA1/LHY、TOE3以及COL9的表達(dá)量較高引起CO表達(dá)量降低導(dǎo)致H4-NIL開(kāi)花延遲。此外,這些光周期敏感差異表達(dá)基因還涉及種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)以及對(duì)非生物脅迫的響應(yīng)等。
[Abstract]:Zea mays ssp.mays L. is one of the most widely distributed grain crops in the world. In recent years, the planting area in China is the first to exceed the wheat and rice. In order to find more new maize varieties, the tropical and subtropical corn has become the most important research object with its rich genetic variation. The photoperiod sensitivity of the photoperiod has become a major obstacle to the selection of varieties. Up to now, the study of the Photoperiod of maize has been preliminarily reported, but it is not clear that the related genes in the photoperiod path affect the flowering and development of maize. The process of the plant photoperiod is extremely complex, involving the coordinated participation of many genes. In this study, the photoperiod insensitive yellow morning 4 (H4) and the near isogenic line 496-10 (H4-NIL), which were constructed with the photoperiod sensitive inbred line CML288, were used as experimental materials to observe the photoperiod sensitive period of the stem apex at different periods under long sunshine conditions, and the high throughput sequencing of the transcriptional groups at different periods was carried out in combination with biisin. The expression patterns and regulation paths of two kinds of materials in different developmental periods (vegetative growth period, vegetative growth and reproductive growth period, reproductive growth period) under long sunshine conditions were analyzed by means of RT-PCR and other methods. The main conclusions of this study are as follows: 1. the tip of the stem at the 3,4,5,6 leaf stage and the tip of the stem of H4-NIL were found at the leaf point of the stem at the leaf point of the stem. 3,5,6,7 has a consistent developmental morphology during the leaf stage. According to the morphology of the stem tip, it is defined as three developmental periods, vegetative growth period, vegetative growth transformation period to reproductive growth, reproductive growth period, and high flux sequencing of 3,4,5,6 leaf phase and H4-NIL 3,5,6,7 leaf phase of H4 by using RNA-seq technology. The number of reads is between 2500~2800 million, About 64% of the reads had the only matching site in the genome.2. bioinformatics analysis showed that there were 357531736655 differentially expressed genes in the corresponding leaf period of H4 and H4-NIL. In the up regulated genes, there were 99126,94203 genes at 4 different leaf stages respectively, of which 4 genes were all in the 4 leaf stages. In the down regulated genes, 122279417229 genes were expressed specifically at 4 different leaf stages, of which 12 genes were downregulated in the 4 leaf stages. According to the GO annotation, the enriched gene function mainly concentrated on the catalytic activity, the oxidoreductase activity, the metabolic process and the redox reaction in four major categories. In the biological process category, these differences were different. Different genes are mainly involved in ion transmission and photosynthesis, using the Cytoscape (v3.0.2) plug-in ClueGO+Cluepedia v2.1.3, combining differential genes, biological processes and KEGG pathway analysis to classify the differential genes. We found that many genes involve not only one functional category, but also that the photoperiod sensitive mechanism involves a variety of functions and metabolic modulation. Control, and may control interaction with other mechanisms,.3. can be classified into three categories according to the variation of different leaf stages, and the first class may play a major role in the stage of transformation from the vegetative stage to the reproductive stage, and the second genes may be more involved in the nutrition growth. Regulation of the third types of photoperiod related genes related to the regulation of growth and development of the reproductive growth stage related to the 4 leaf stages of.4. selection of H4 and H4-NIL, which are divided into three categories according to the changes in the expression of their different leaf stages: the first class GRMZM2G002220, GRMZM2G013398, GRMZM2G076602, GRMZM2G138750, GRMZM2G016756 The second types of AC233888.1_FG002, GRMZM2G062541, GRMZM2G156692, GRMZM2G449950, GRMZM2G021777, GRMZM2G092363, GRMZM2G162737, GRMZM2G165488 are up regulated in the phase of the vegetative growth and the reproductive growth stage. Third kinds of GRMZM2G175265, GRMZM2G474769, GRMZM2G004483, GRMZM2G014902, GRMZM2G138455, GRMZM2G165042, up regulated during the vegetative growth stage. The analysis of the expression pattern of.5. through the photoperiod difference between the vegetative growth stage and the reproductive stage of the reproductive growth stage was analyzed. It is said that the higher expression of CCA1/LHY, TOE3 and COL9 causes CO expression. In addition, these photoperiod sensitive differentially expressed genes also involve seed germination, seedling growth and response to abiotic stress in H4-NIL.

【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S513

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本文編號(hào)：1853666