粒重是油菜產(chǎn)量構成因子和育種目標性狀之一。在油菜種質資源中,粒重呈現(xiàn)很大的自然變異(千粒重2-8克),其中蘊含著豐富的大粒等位基因。但是,油菜粒重自然變異的調控基因和機制基本上不清楚,這極大的限制了油菜粒重的改良和產(chǎn)量的進一步提高。因此,發(fā)掘調控油菜粒重的關鍵基因并深入研究其分子機理,可以為培育大粒和高產(chǎn)品種提供理論指導和技術支撐。本課題前期利用油菜測序品種中雙11號和No.73290構建的Bna ZNF_2群體及相應的F_(2:3)和F_(2:4)家系定位到幾個可重復的粒重QTL。隨后,對F_6代粒重極端RIL株系(千粒重3克和6克)花后25天的種子混合樣進行了轉錄組測序和表達譜分析。結合QTL定位和基因差異表達分析的結果,在qSW.C08置信區(qū)間內篩選到一個新的粒重候選基因(Bna085006)。本研究利用擬南芥對Bna085006進行了初步的功能驗證,所獲得主要研究結果及結論如下:1.生物信息學分析結果表明Bna085006和擬南芥JAZ1基因高度同源(氨基酸序列相似度73.23%),編碼一個定位于細胞核的轉錄因子,參與茉莉酸信號途徑。JAZ1在白菜(A06,A08和A09各一個)和甘藍(C05一個,C08兩個)中分別有3個拷貝,而在甘藍型油菜中恰好有6個拷貝。因為Bna085006應該來源于C08染色體,故命名為BnC08.JAZ1-1。2.克隆親本中雙11號中BnC08.JAZ1-1基因的CDS序列,構建超表達載體轉化擬南芥。和對照相比,T_2代十幾個轉基因陽性株系的粒重顯著增加,其中一個增幅在20%左右。細胞學觀察表明該株系種子變大的原因是細胞數(shù)目顯著增多,而細胞大小沒有變化。3.利用GUS染色分析BnC08.JAZ1-1時空表達模式,發(fā)現(xiàn)Bn C08.JAZ1-1主要在幼嫩花瓣中表達且隨著成熟度逐漸降低,而在葉片、莖、角果皮和種子未觀察到GUS信號。推測BnC08.JAZ1-1基因的表達水平可能與器官的發(fā)育程度有關。4.利用35S:目標基因+GFP融合蛋白觀察BnC08.JAZ1-1在煙草葉片中的亞細胞定位,結果表明BnC08.JAZ1-1基因定位在細胞核。5.對超表達和野生型株系花后15天的種子進行轉錄組分析,篩選到582個差異表達基因,顯著富集于植物-病原互作、泛素介導的水解以及晝夜節(jié)律途徑。其中,泛素-蛋白酶體降解途徑和種子大小調控密切相關。
【學位單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S565.4
【部分圖文】：

中國農業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 引言3圖1.1 擬南芥和水稻中揭示的種子大小/重量的主要調控途徑（引自Li et al., 2016）Figure 1.1 Main regulatory pathways for seed size/weight revealed in arabidopsis and rice (derived from Li et al., 2016)1.3.1 泛素-蛋白酶體降解途徑泛素是一個由 76 個氨基酸殘基組成的高度保守的小分子多肽，廣泛分布于各類細胞中而得名。泛素能與蛋白質的賴氨酸以共價鍵結合（Verma et al., 2004），被泛素標記的蛋白質將被特異性地識別并降解。泛素化依賴于 ATP 提供能量，具體過程是活化酶 E1 先激活泛素，隨后并將其轉移至結合酶 E2，最后具有底物特異性連接酶 E3 識別靶蛋白。泛素化的靶蛋白，被 E1、E2 和E3 們組成的復合體引導至蛋白酶體，降解為肽鏈、氨基酸和可重復使用的泛素，該過程被稱為泛素-蛋白酶體降解途徑（Verma et al., 2004）。最近的研究結果表明

國農業(yè)科學院碩士學位論文 第二章 材料與方法.9.3 轉錄組測序文庫構建與測序樣品提取總 RNA 經(jīng)過測試合格后，構建文庫。測序實驗流程和信息分析流程如圖 2.1 所李娜，2015）。測序平臺產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過濾后得到有效序列，再對其進一步比對質控后才能進行后續(xù)的基因表達分析。本研究所用的參考基因組是擬南芥（Arabidopsis thalianaAIR10 的全基因組序列信息。

注：A: BnC08.JAZ1-1 蛋白的 CCT_2 結構域的三維結構與氨基酸序列；B：BnC08.JAZ1-1 蛋白的 TIFY 結構域的三維結構與氨基酸序列。Note：A：Three-dimensional structure and amino acid sequence of BnC08.JAZ1-1 protein in the CCT_2-region; B: Three-dimensional structureand amino acid sequence of BnC08.JAZ1-1 protein in the TIFY-region圖 3.2 BnC08.JAZ1-1 蛋白三維結構預測圖Figure 3.2 Model diagram of putative BnC08.JAZ1-1 tertiary structure運用 NCBI 的 CCD 數(shù)據(jù)庫分析 BnC08.JAZ1-1 蛋白的保守結構域，發(fā)現(xiàn)其具有 TIFY 結構域和 CCT_2 結構域（圖 3.3）。結合三維結構序列分析，CCT_2 結構域氨基酸序列一致性很低為17.14%，且預測蛋白質類別未知。從 TIFY 的保守結構域，可以推斷 BnC08.JAZ1-1 屬于 TIFY 9蛋白，功能預測 BnC08.JAZ1-1 蛋白是參與茉莉酸信號轉導的轉錄因子，可能參與種子大小的調控。圖 3.3 BnC08.JAZ1-1 蛋白的保守結構域Figure 3.3 Conserved domain of BnC08.JAZ1-1 protein將 BnC08.JAZ1-1 的同源序列進行氨基酸多重比對，如圖 3.4 所示，發(fā)現(xiàn)同源性達到 50.09%，

【參考文獻】

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1 張雪晶;江文波;龐永珍;;植物種子大小調控機制的研究進展[J];植物生理學報;2016年07期

2 白桂萍;劉克釗;譚永強;尹羽豐;余華強;王漢中;;油菜高產(chǎn)群體各農藝性狀對產(chǎn)量的影響[J];作物雜志;2015年06期

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本文編號：2833220