【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(fèi)上具有重要地位。我國(guó)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(huì)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(guó)黃瓜生產(chǎn)面臨的主要的問題。單性結(jié)實(shí)是指子房不經(jīng)過授粉受精而發(fā)育成果實(shí)的過程,因而單性結(jié)實(shí)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(shí),可以發(fā)現(xiàn)新的單性結(jié)實(shí)基因資源,從而促進(jìn)黃瓜栽培品種的改良。本研究以黃瓜單性結(jié)實(shí)材料'EC1'和非單性結(jié)實(shí)材料'8419s-1'為試驗(yàn)對(duì)象,基于黃瓜單性結(jié)實(shí)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(shí)果實(shí)發(fā)育相關(guān)的基因,并結(jié)合RNA-Seq、重測(cè)序和表達(dá)分析預(yù)測(cè)與單性結(jié)實(shí)相關(guān)的候選基因。本文選取候選基因CsWDR36進(jìn)行克隆,通過RT-PCR的方法明確該基因在果實(shí)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(dá)模式,并對(duì)其編碼蛋白進(jìn)行亞細(xì)胞定位研究;最后本文還對(duì)黃瓜中WDR基因家族進(jìn)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(shí)相關(guān)基因的預(yù)測(cè)與表達(dá)分析。本研究基于黃瓜單性結(jié)實(shí)性狀QTL定位結(jié)果,對(duì)主效QTL區(qū)段內(nèi)的98個(gè)基因進(jìn)行生物信息學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)35個(gè)基因與細(xì)胞周期、細(xì)胞生長(zhǎng)以及激素信號(hào)傳導(dǎo)等生物學(xué)過程有關(guān)。結(jié)合黃瓜單性結(jié)實(shí)轉(zhuǎn)錄組研究結(jié)果,共篩選出6個(gè)在黃瓜單性結(jié)實(shí)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(shí)的黃瓜果實(shí)發(fā)育過程中的轉(zhuǎn)錄變化,CsCRT1和CsCOL3基因在單性結(jié)實(shí)過程中呈上調(diào)表達(dá),而在非單性結(jié)實(shí)品種授粉和敗育中幾乎不表達(dá);CsWDR36基因在'8419s-1'授粉坐果中表達(dá)呈先升后降的表達(dá)趨勢(shì)與化瓜中的先降后升正好相反,且在單性結(jié)實(shí)中呈下調(diào)表達(dá),且下調(diào)表達(dá)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(shí)過程候選基因。親本'EC1'和'8419s-1'重測(cè)序結(jié)果發(fā)現(xiàn)CsJWDR36和CsSTK兩個(gè)基因中存在大量的堿基突變位點(diǎn),結(jié)合表達(dá)分析和重測(cè)序結(jié)果,推測(cè)CsWDR36為可能性最大的黃瓜單性結(jié)實(shí)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(kù)中進(jìn)行搜索比對(duì),共檢測(cè)到161個(gè)可能的WDR基因,經(jīng)過比對(duì)驗(yàn)證確定142個(gè)。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(gè)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(jìn)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(jìn)化分析表明黃瓜中的WDR蛋白可被分為7個(gè)亞組,并預(yù)測(cè)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(xì)胞分裂過程;第Ⅲ組基因可能在鹽脅迫應(yīng)答機(jī)制ABA信號(hào)途徑中起作用;第V組中基因可能調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)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(cè)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(xì)胞部分。3與黃瓜單性結(jié)實(shí)相關(guān)基因CsWDR36的克隆與表達(dá)分析。以單性結(jié)實(shí)品種'EC1'和非單性結(jié)實(shí)品種'8419s-1'為材料,對(duì)CsWDR36基因進(jìn)行CDS序列克隆,在兩個(gè)黃瓜品種中CsWDR36基因都存在兩個(gè)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(gè)基因的生物信息學(xué)分析結(jié)果表明兩個(gè)轉(zhuǎn)錄本的親水性、跨膜結(jié)構(gòu)、信號(hào)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(jìn)行序列比對(duì)和進(jìn)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(dá)82.15%;定量和半定量表達(dá)結(jié)果顯示,在雌花和雄花中CsWDR36-1和CsWDR36-2的表達(dá)量要高于其他器官組織,且對(duì)激素處理不敏感;單性結(jié)實(shí)材料'EC1'和非單性結(jié)實(shí)材料'8419s-1'生長(zhǎng)發(fā)育早期中兩個(gè)轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)趨勢(shì)幾乎一致,均為在'EC1'開花前表達(dá)量很低,在開花1d時(shí)達(dá)到峰值然后下降;且CsWDR36-2整體的表達(dá)水平高于CsWDR36-1。而'8419s-1'授粉中,兩轉(zhuǎn)錄本也在開花1d達(dá)到峰值,但其峰值明顯小于'EC1'中兩轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)量。因此推測(cè)CsWDR36-1和CsWDR36-2都可能參與了黃瓜單性結(jié)實(shí)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S642.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 武U，

本文編號(hào)：2381378