【摘要】：黃瓜(Cucumis sativus L.)是人們廣泛種植的蔬菜作物之一,在生產(chǎn)和消費上具有重要地位。我國黃瓜的設(shè)施栽培面積很大,但在設(shè)施栽培條件下,低溫弱光、高濕或雄花缺少等因素往往會造成黃瓜授粉受精不良,導(dǎo)致落花落果,嚴(yán)重影響了黃瓜的產(chǎn)量與品質(zhì),這也是目前我國黃瓜生產(chǎn)面臨的主要的問題。單性結(jié)實是指子房不經(jīng)過授粉受精而發(fā)育成果實的過程,因而單性結(jié)實性的品種不存在授粉受精不良等問題。研究黃瓜單性結(jié)實,可以發(fā)現(xiàn)新的單性結(jié)實基因資源,從而促進黃瓜栽培品種的改良。本研究以黃瓜單性結(jié)實材料'EC1'和非單性結(jié)實材料'8419s-1'為試驗對象,基于黃瓜單性結(jié)實性狀的QTL定位的主效區(qū)段,借助生物信息學(xué)分析方法發(fā)掘與黃瓜單性結(jié)實果實發(fā)育相關(guān)的基因,并結(jié)合RNA-Seq、重測序和表達分析預(yù)測與單性結(jié)實相關(guān)的候選基因。本文選取候選基因CsWDR36進行克隆,通過RT-PCR的方法明確該基因在果實發(fā)育早期、不同激素處理和不同器官組織中該基因的表達模式,并對其編碼蛋白進行亞細胞定位研究;最后本文還對黃瓜中WDR基因家族進行全基因組關(guān)聯(lián)分析。主要的研究結(jié)果如下:1黃瓜單性結(jié)實相關(guān)基因的預(yù)測與表達分析。本研究基于黃瓜單性結(jié)實性狀QTL定位結(jié)果,對主效QTL區(qū)段內(nèi)的98個基因進行生物信息學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)35個基因與細胞周期、細胞生長以及激素信號傳導(dǎo)等生物學(xué)過程有關(guān)。結(jié)合黃瓜單性結(jié)實轉(zhuǎn)錄組研究結(jié)果,共篩選出6個在黃瓜單性結(jié)實過程中轉(zhuǎn)錄水平有劇烈變化的基因。利用qRT-PCR技術(shù)分析這些基因在授粉、未授粉及單性結(jié)實的黃瓜果實發(fā)育過程中的轉(zhuǎn)錄變化,CsCRT1和CsCOL3基因在單性結(jié)實過程中呈上調(diào)表達,而在非單性結(jié)實品種授粉和敗育中幾乎不表達;CsWDR36基因在'8419s-1'授粉坐果中表達呈先升后降的表達趨勢與化瓜中的先降后升正好相反,且在單性結(jié)實中呈下調(diào)表達,且下調(diào)表達的量隨著天數(shù)增加而升高;說明CsWDR36、CsCRT1和CsCOL3可能為黃瓜單性結(jié)實過程候選基因。親本'EC1'和'8419s-1'重測序結(jié)果發(fā)現(xiàn)CsJWDR36和CsSTK兩個基因中存在大量的堿基突變位點,結(jié)合表達分析和重測序結(jié)果,推測CsWDR36為可能性最大的黃瓜單性結(jié)實候選基因,并以該基因開展后續(xù)研究。2黃瓜中WDR基因家族的全基因組關(guān)聯(lián)分析。以保守的WDR基序在黃瓜基因組數(shù)據(jù)庫中進行搜索比對,共檢測到161個可能的WDR基因,經(jīng)過比對驗證確定142個。這些基因不均勻的分布在7條染色體上,每條染色體上分布的個數(shù)分別為28、16、32、19、16、19和12。按照基因所含其他結(jié)構(gòu)域進行分類,可將其分為12類,其中僅含有WD基序的基因占70%左右;該基因家族的進化分析表明黃瓜中的WDR蛋白可被分為7個亞組,并預(yù)測第Ⅰ組基因的功能可能是與胚胎的發(fā)育和配子形成相關(guān);第Ⅱ類基因可能是參與細胞分裂過程;第Ⅲ組基因可能在鹽脅迫應(yīng)答機制ABA信號途徑中起作用;第V組中基因可能調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育;Ⅶa組基因可能與花青素合成有關(guān);Ⅶb組可能是與干旱脅迫相關(guān)。WDR蛋白家族龐大,功能多樣。其中CsWDR36-1和CsWDR36-2屬于第Ⅲ組中,推測可能參與鹽脅迫和脫落酸應(yīng)答途徑中。通過基因的功能注釋分析黃瓜中WDR基因家族參與很多重要的生物途徑以及大部分都集中在細胞部分。3與黃瓜單性結(jié)實相關(guān)基因CsWDR36的克隆與表達分析。以單性結(jié)實品種'EC1'和非單性結(jié)實品種'8419s-1'為材料,對CsWDR36基因進行CDS序列克隆,在兩個黃瓜品種中CsWDR36基因都存在兩個不同的轉(zhuǎn)錄本,大小分別為2676bp和1038bp,并命名為CsWDR36-1和CsWDR36-2;2個基因的生物信息學(xué)分析結(jié)果表明兩個轉(zhuǎn)錄本的親水性、跨膜結(jié)構(gòu)、信號肽等理化性質(zhì)相似,差異主要為WD40結(jié)構(gòu)域的數(shù)目;與其他植物中WDR36蛋白進行序列比對和進化樹分析發(fā)現(xiàn)該基因的蛋白序列與鷹嘴豆、油菜和甜瓜等的同源性較高,其中與甜瓜的親緣關(guān)系最近,同源性高達82.15%;定量和半定量表達結(jié)果顯示,在雌花和雄花中CsWDR36-1和CsWDR36-2的表達量要高于其他器官組織,且對激素處理不敏感;單性結(jié)實材料'EC1'和非單性結(jié)實材料'8419s-1'生長發(fā)育早期中兩個轉(zhuǎn)錄本的表達趨勢幾乎一致,均為在'EC1'開花前表達量很低,在開花1d時達到峰值然后下降;且CsWDR36-2整體的表達水平高于CsWDR36-1。而'8419s-1'授粉中,兩轉(zhuǎn)錄本也在開花1d達到峰值,但其峰值明顯小于'EC1'中兩轉(zhuǎn)錄本的表達量。因此推測CsWDR36-1和CsWDR36-2都可能參與了黃瓜單性結(jié)實的調(diào)控過程。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S642.2

【參考文獻】

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1 武U，

本文編號：2381378