發(fā)布時(shí)間：2018-07-06 08:38

  本文選題：擴(kuò)增模式 + 關(guān)聯(lián)分析　； 參考：《華中農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：水稻是全球的主要糧食作物,地球上近一半的人以大米為主食。提高水稻產(chǎn)量是水稻生產(chǎn)和科學(xué)研究的目標(biāo)。水稻開花是決定水稻生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵性狀,它決定水稻品種的生態(tài)適應(yīng)性,使水稻在合適條件下最大限度的利用溫度和獲得陽(yáng)光。鑒定和利用開花相關(guān)基因是開展水稻設(shè)計(jì)育種的基本前提。目前,候選基因的關(guān)聯(lián)分析在重要農(nóng)藝性狀的發(fā)掘方面有成功的應(yīng)用。Ghd8是水稻HAP家族HAP3亞家族基因,它調(diào)控水稻的開花。為了鑒定水稻HAP基因在開花調(diào)控機(jī)制中的作用,我們對(duì)HAP家族基因在水稻核心種質(zhì)和普通野生稻中的核酸多樣性,以及HAP家族的擴(kuò)張模式進(jìn)行了分析;利用關(guān)聯(lián)分析研究水稻HAP家族基因與水稻開花性狀之間的關(guān)聯(lián)性;通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)和突變體材料對(duì)水稻HAP家族中大部分基因進(jìn)行功能驗(yàn)證。鑒于HAP復(fù)合體以三聚體形式存在的假設(shè),進(jìn)一步驗(yàn)證了HAP家族蛋白間的互作模式及其與Hd1,Ghd8的互作關(guān)系,研究結(jié)果如下:通過(guò)相關(guān)網(wǎng)站搜索到35個(gè)水稻HAP家族的基因,利用529份世界水稻種質(zhì)資源和107份普通野生稻對(duì)其進(jìn)行核酸多樣性分析,發(fā)現(xiàn)HAP家族基因的平均核酸多樣性比整個(gè)水稻基因組的核酸多樣性高。在秈稻和粳稻中,Fst值存在較大差異(高于0.25),表明HAP家族基因有很強(qiáng)的種群分化。Os HAP2E/2G,Os HAP2F/2H,Os HAP3D/3E,Os HAP3F/3I,Os HAP5A/5B和Os HAP5D/5E為區(qū)段復(fù)制而得,Os HAP3G和Os HAP3J為串聯(lián)復(fù)制而得。利用529份世界水稻種質(zhì)資源對(duì)HAP基因和水稻開花性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn),僅有4個(gè)基因與開花相關(guān),其中HAP2亞家族無(wú)基因與開花關(guān)聯(lián)。通過(guò)對(duì)23個(gè)HAP家族基因的轉(zhuǎn)基因或突變體植株的分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)包含已克隆的Ghd8在內(nèi),有4個(gè)HAP基因調(diào)控開花,其中有3個(gè)基因被關(guān)聯(lián)到。HAP5與HAP2,HAP3亞家族成員之間形成三聚體,酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Ghd8分別與HAP2,HAP5亞家族的部分蛋白互作,且Os HAP5A和Os HAP5B都與Hd1蛋白互作,為研究Os HAP5B如何調(diào)控開花提供了方向,也為HAP5,Ghd8互作調(diào)控水稻開花的分子機(jī)制的研究提供了可能。水稻粒形在自然界中存在廣泛的變異,水稻粒形是人工選擇的一個(gè)重要的農(nóng)藝性狀,它決定了水稻的外觀品質(zhì)和粒重。利用大粒品種“南洋占”和小粒品種“川7”為親本的重組自交系群體定位到一個(gè)同時(shí)影響粒長(zhǎng)與粒重的主效QTL。通過(guò)構(gòu)建近等基因系,遺傳分析及圖位克隆,確定了候選基因GL3.2。將抑制川7基因型表達(dá)的RNAi-GL3.2轉(zhuǎn)入川7品種中發(fā)現(xiàn),RNAi轉(zhuǎn)基因材料粒長(zhǎng)為6.3 mm,比野生型川7材料的粒長(zhǎng)(6.0mm)長(zhǎng)0.3 mm。通過(guò)關(guān)聯(lián)分析和測(cè)序發(fā)現(xiàn),一個(gè)使轉(zhuǎn)錄提前終止的關(guān)鍵SNP導(dǎo)致了兩種基因型粒長(zhǎng)的差異。
[Abstract]:Rice is the main food crop in the world, and nearly half of the world's people feed on it. Increasing rice yield is the goal of rice production and scientific research. Rice flowering is a key trait that determines rice production. It determines the ecological adaptability of rice varieties and enables rice to maximize the use of temperature and sunlight under suitable conditions. Identification and utilization of flowering related genes is the basic premise of rice design and breeding. At present, candidate gene association analysis has been successfully applied in the discovery of important agronomic traits. Ghd8 is a HAP3 subfamily gene of rice HAP family, which regulates the flowering of rice. In order to identify the role of HAP gene in flowering regulation in rice, we analyzed the nucleic acid diversity of HAP family gene in rice core collection and wild rice, and the expansion pattern of HAP family. Correlation analysis was used to study the relationship between rice HAP family genes and flowering traits of rice, and the function of most genes in rice HAP family was verified by transgenic techniques and mutant materials. In view of the assumption that the HAP complex exists in the form of trimer, the interaction patterns of HAP family proteins and their interaction with Hd1 / Ghd8 are further verified. The results are as follows: 35 genes of rice HAP family were searched through relevant websites. The nucleic acid diversity of 529 rice germplasm resources and 107 common wild rice was analyzed. It was found that the average nucleic acid diversity of HAP gene was higher than that of the whole rice genome. The difference of Fst value between indica and japonica rice (> 0.25) indicates that the HAP family genes have strong population differentiation. OOs HAP2E / 2G / 2HAP2F- / 2HAP2F- / 2HAP3D- / 3EOHAP3D / 3EO-HAP3F3IHAP5A / 5B and Os HAP5D- 5E are duplicated and OS-HAP3G and OS-HAP3J are duplicated in series. Using 529 rice germplasm resources in the world, the correlation analysis of HAP gene and flowering traits of rice showed that only 4 genes were related to flowering, and HAP2 subfamily had no association with flowering. By analyzing the transgenic or mutant plants of 23 HAP family genes, it was found that 4 HAP genes regulated flowering, including the cloned Ghd8, and 3 of them were related to the formation of trimers between the HAP5 and HAP2HAP3 subfamily members. The results of yeast two-hybrid experiments showed that part of the proteins of the HAP2HAP5 subfamily were interacted by 1: Ghd8, and both Os HAP5A and Os HAP5B interacted with the HD1 protein, which provided a direction for the study of how Os HAP5B regulates flowering. It is also possible to study the molecular mechanism of the interaction between HAP5 and Ghd8 in regulating rice flowering. Rice grain shape has a wide variety in nature. Rice grain shape is an important agronomic character which determines the appearance quality and grain weight of rice. The main QTLs which affect grain length and grain weight at the same time were located by using the recombinant inbred line population of the large grain variety "Nanyang" and the small grain variety "Chuan7" as their parents. The candidate gene GL3.2 was identified by constructing near-isogenic lines, genetic analysis and map cloning. When the RNAi-GL3.2, which inhibited the expression of Chuan7 genotype, was transferred into Chuan7, it was found that the grain length of the transgenic material was 6.3mm, which was 0.3mm. longer than the 6.0mm of the wild-type Chuan7. By association analysis and sequencing, it was found that a key SNP leading to early termination of transcription resulted in differences in grain length between the two genotypes.
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q943.2

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本文編號(hào)：2102182