【摘要】：干旱是影響玉米(Zea mays L.)產(chǎn)量最主要的環(huán)境因素之一,耐深播玉米品種能夠吸收土壤深層水分,具有較強(qiáng)的耐旱性。研究作物耐深播性狀的遺傳機(jī)理具有重要的育種價(jià)值。實(shí)驗(yàn)室的前期工作通過(guò)玉米自交系X178和3681-4構(gòu)建的F_(2:3)家系,在玉米10號(hào)染色體長(zhǎng)臂上定位到了一個(gè)耐深播相關(guān)的主效QTL qMES20-10,并以X178為輪回親本構(gòu)建了BC_3F_(3:4)家系。本研究首先通過(guò)鑒定100份BC_3F_(3:4)家系的表型和基因型,對(duì)qMES20-10進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上結(jié)合分子標(biāo)記輔助選擇,構(gòu)建了高代回交群體和多代自交群體,將qMES20-10定位于10號(hào)染色體133.3-136.0 Mb的區(qū)間之內(nèi)。同時(shí),從BC_3F_(3:4)家系中篩選出兩個(gè)近等基因系,進(jìn)行了差異表達(dá)基因分析,基因富集(Gene Ontology,GO)分析發(fā)現(xiàn)差異表達(dá)基因主要參與了化學(xué)刺激的應(yīng)激反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)和對(duì)氧化脅迫的應(yīng)激反應(yīng)。本研究對(duì)玉米耐深播性狀遺傳位點(diǎn)的精細(xì)定位和受深播誘導(dǎo)的相關(guān)基因的挖掘?yàn)槟蜕畈ビ衩椎倪x育提供了材料基礎(chǔ)和分子生物學(xué)信息。葉片是植物的光合器官,葉片形態(tài)是理想株型的重要因素之一。本實(shí)驗(yàn)以繁種中發(fā)現(xiàn)的一個(gè)旱敏感突變體swl3(sensitive to water loss)為材料,該突變體在田間表現(xiàn)出葉片向近軸端卷曲、顏色發(fā)白、葉表面變光滑、質(zhì)地變軟等特征。通過(guò)測(cè)定swl3突變體和B73的光合生理指標(biāo),發(fā)現(xiàn)swl3光能轉(zhuǎn)換效率和相對(duì)葉綠素含量均顯著低于B73,葉片溫度高于B73,說(shuō)明SWL3基因可能影響了光合作用和蒸騰作用。用swl3分別與B73和Mo17構(gòu)建了兩個(gè)F_2群體,用BSR-Seq(Bulked Segregant RNA-Seq)的方法將SWL3基因初步定位在6號(hào)染色體107-130 Mb的區(qū)間。然后用圖位克隆的方法,結(jié)合兩個(gè)群體的定位結(jié)果,將SWL3基因定位到兩個(gè)InDel標(biāo)記swl3InD13和swl3InD19之間,兩個(gè)標(biāo)記在B73參考基因組上(v3版本)的距離為183 Kb,定位區(qū)間內(nèi)共6個(gè)候選基因。本研究為swl3突變體基因的克隆提供了參考依據(jù)和材料基礎(chǔ)。
【圖文】：

2010; Bar and Ori, 2014）。葉片的形態(tài)建成起始于頂端分生組織的兩側(cè)，包括幾個(gè)對(duì)稱軸的形成，也就是葉片極性的建立，包括基-頂軸（proximo-distal），近-遠(yuǎn)軸（adaxial-abaxial）和中-側(cè)軸（medio-lateral）（圖1.1）。之后是葉片原基向外擴(kuò)展，構(gòu)成最初的葉片形態(tài)。最后，葉原基繼續(xù)生長(zhǎng)并伴隨進(jìn)一步的細(xì)胞分化，形成最終的葉片結(jié)構(gòu)。在這個(gè)過(guò)程中，葉片的上下表皮，葉脈，葉邊緣和一些特殊的表皮細(xì)胞如毛狀體和氣孔也分化形成。成熟的葉片結(jié)構(gòu)從上到下通常包括表皮細(xì)胞、柵欄組織和海綿組織。其中，柵欄組織細(xì)胞排列整齊致密，葉綠體分布其中，進(jìn)行光合作用；海綿組織細(xì)胞排列松散，氣孔分布其中，進(jìn)行呼吸和蒸騰作用。禾本科的葉片上表皮中有很多泡狀細(xì)胞（bulliform cell），泡狀細(xì)胞內(nèi)膨壓的改變會(huì)造成葉片卷曲程度的不同（王元軍，2005）。圖1.1 葉片發(fā)育階段 (引自Maya and Naomi, 2014)Fig.1.1 The stages of leaf development (Maya and Naomi, 2014)植物葉片的形態(tài)、大小、數(shù)目等在自然界中存在廣泛的變異，同一植物不同生長(zhǎng)時(shí)期葉片的形態(tài)也不相同。這種形態(tài)學(xué)上多樣性的重要原因之一是葉片上（近軸端）下（遠(yuǎn)軸端）表面極性的形成。通過(guò)對(duì)相關(guān)突變體的研究，目前關(guān)于葉片近遠(yuǎn)端極性建立的機(jī)制已經(jīng)比較清楚。最早關(guān)于近-遠(yuǎn)軸極性的遺傳分析是在金魚(yú)草（Antirrhinum majus）的突變體phantastica（phan）中

3）開(kāi)始同時(shí)進(jìn)行基因型和表型的鑒定工作，不斷篩選新的重組體，逐步縮小QTL的定位區(qū)間，最終實(shí)現(xiàn)QTL的克�。▓D1.2）。這種方法主要的優(yōu)點(diǎn)是來(lái)自同一重組體的后代可以在同一環(huán)境條件下鑒定表型，有效減少了環(huán)境因素對(duì)表型鑒定的影響，并且在群體較大的情況下可以獲得足夠數(shù)量的重組體后代進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，保證表型鑒定的準(zhǔn)確性。圖1.2 連續(xù)的QTL定位方法 (引自Yang et al., 2012)Fig.1.2 The sequential QTL fine-mapping procedure (Yang et al., 2012)1.3.2 圖位克隆研究概述圖位克�。∕ap-based cloning）最早在1986年首次提出（Coulson et al., 1986），主要原理是根據(jù)目的基因在染色體上的相對(duì)位置，用與目的基因連鎖的分子標(biāo)記將目的基因定位在一定的區(qū)間，再通過(guò)染色體步移等方法構(gòu)建包含目的基因的克隆片段，，最終克隆目的基因，并通過(guò)轉(zhuǎn)基因互補(bǔ)等實(shí)驗(yàn)進(jìn)行功能驗(yàn)證。圖位克隆一般包括以下步驟：構(gòu)建群體、標(biāo)記篩選、基因初定位和精細(xì)定位、候選基因分析及功能驗(yàn)證等。與QTL定位的過(guò)程一樣，圖位克隆的第一步是構(gòu)建分離群體，最常用的是容易獲得的F2和BC1F1群體。在保證野生型和突變體表型能清晰辨別的基礎(chǔ)上，通常選擇已測(cè)序完成的自交系構(gòu)建分離群體
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S513

【參考文獻(xiàn)】

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1 彭云玲;楊芳林;趙小強(qiáng);任續(xù)偉;;不同玉米自交系耐深播能力的差異分析[J];干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究;2014年01期

2 向晶;鐘甫寧;;人口結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)未來(lái)糧食需求的影響:2010-2050[J];中國(guó)人口.資源與環(huán)境;2013年06期

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5 羅冉;吳委林;張e

本文編號(hào)：2617280