玉米苗期抗旱性狀全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)及候選基因表達量分析
發(fā)布時間:2021-02-03 06:22
玉米是世界最重要的糧食作物,且涉及在經(jīng)濟行業(yè)、飼料行業(yè)及新能源產(chǎn)業(yè)等方向的發(fā)展應(yīng)用,其需求量尤其在發(fā)展中國家將越來越多,預(yù)計至2050年將增加一倍。玉米在我國栽培面積和總產(chǎn)量排列第一,而干旱是主要制約其產(chǎn)量的因素。苗期又是玉米各器官發(fā)育的初級階段,干旱會導(dǎo)致苗弱、存活率低,以至于影響以后苗全和苗壯的生長狀態(tài),最后影響玉米產(chǎn)量。據(jù)報道,我國東北地區(qū)近5年除了2016年外均出現(xiàn)了大面積春旱的情況。因此,采用遺傳學(xué)和基因工程手段進行玉米的遺傳育種,培育具有抗旱性尤其是苗期抗旱性的玉米品種,對提高玉米抗旱性,乃至提高玉米的產(chǎn)量具有重要科學(xué)意義,以期滿足人們對玉米日益增長的需求。本文選取326份變異廣泛的玉米自交系群體,利用20%PEG6000溶液對玉米苗期進行模擬干旱脅迫處理,獲取玉米株高、根長、株鮮重、根鮮重、株干重、根干重和根冠比7個形態(tài)指標數(shù)據(jù)計算抗旱指數(shù),并進行BLUP分析,再結(jié)合群體基因型進行全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS),定位并篩選出與抗旱表型相關(guān)的獨立顯著單核苷酸多態(tài)性(SNP)位點,根據(jù)SNP位點篩選出可以調(diào)控玉米性狀的抗旱性候選基因。采用抗旱性隸屬函數(shù)法比對出抗旱敏感性不同的兩...
【文章來源】:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】:89 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 文獻綜述
1.1 玉米概述
1.1.1 玉米的研究現(xiàn)狀
1.1.2 干旱對玉米的影響
1.1.3 玉米苗期抗旱性的研究意義
1.1.4 玉米種質(zhì)資源
1.2 玉米苗期抗旱性鑒定
1.2.1 玉米苗期抗旱性鑒定方法
1.2.2 玉米苗期抗旱性鑒定指標
1.3 玉米響應(yīng)干旱脅迫機制研究
1.3.1 玉米響應(yīng)干旱脅迫的生理生化機制
1.3.2 玉米響應(yīng)干旱脅迫的分子機制
1.4 全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)
1.4.1 單核苷酸多態(tài)性
1.4.2 關(guān)聯(lián)分析在植物中的研究進展
1.4.3 GWAS分析方法—Farm CPU
1.5 試驗研究目的和意義
第二章 材料與方法
2.1 試驗材料
2.2 材料栽培及脅迫處理
2.3 表型數(shù)據(jù)的測定
2.4 抗旱指數(shù)的計算
2.5 數(shù)據(jù)分析
2.5.1 樣本基因型鑒定
2.5.2 表型統(tǒng)計分析
2.5.3 關(guān)聯(lián)分析作圖和顯著SNP位點表型貢獻率計算
2.5.4 候選基因預(yù)測及功能注釋
2.6 苗期抗旱候選基因的表達量分析
2.6.1 基因表達量分析的種子自交系篩選
2.6.2 玉米種子萌發(fā)和葉片取材
2.6.3 玉米葉片RNA的提取和檢測
2.6.4 RNA反轉(zhuǎn)錄和c DNA的檢測
2.6.5 qRT-PCR引物設(shè)計
2.6.6 qRT-PCR操作及計算
2.7 試驗技術(shù)路線
第三章 結(jié)果與分析
3.1 玉米苗期抗旱性狀的表型變異及遺傳力分析
3.2 玉米苗期抗旱性狀相關(guān)性檢驗
3.3 玉米苗期抗旱性狀亞群效應(yīng)分析
3.4 玉米苗期耐旱性狀GWAS分析
3.5 候選基因的篩選
3.6 候選基因功能途徑分類
3.7 苗期抗旱候選基因表達量分析結(jié)果
3.7.1 基因表達量分析種子自交系的確定
3.7.2 玉米葉片RNA電泳檢測結(jié)果
3.7.3 玉米葉片c DNA及內(nèi)參基因電泳檢測結(jié)果
3.7.4 表達量分析候選基因的確定
3.7.5 qRT-PCR引物檢測結(jié)果
3.7.6 候選基因qRT-PCR結(jié)果
3.7.7 候選基因表達量與抗旱性指標相關(guān)性分析
第四章 討論與結(jié)論
4.1 討論
4.1.1 玉米苗期7 個耐旱指標在關(guān)聯(lián)群體中的遺傳結(jié)構(gòu)
4.1.2 候選基因的功能分析
4.1.3 候選基因的表達量分析
4.1.4 植物苗期耐旱性狀GWAS分析
4.2 結(jié)論
參考文獻
附錄
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻】:
期刊論文
[1]水分和氮素對玉米苗期生長、根系形態(tài)及分布的影響[J]. 張馨月,王寅,陳健,陳安吉,王莉穎,郭曉穎,牛雅酈,張星宇,陳利東,高強. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2019(01)
[2]海藻糖-6-磷酸合成酶基因的序列優(yōu)化與表達研究(英文)[J]. 何道文,劉小紅,趙歡,張詠祀. 華北農(nóng)學(xué)報. 2018(02)
[3]水稻ABA生物合成基因OsNCED3響應(yīng)干旱脅迫[J]. 徐學(xué)中,汪婷,萬旺,李思慧,朱國輝. 作物學(xué)報. 2018(01)
[4]PEG脅迫下玉米自交系苗期抗旱性鑒定及評價[J]. 魯曉民,曹麗茹,張新,張前進,魏昕,郭金生,王振華. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(05)
[5]水分與氮素及其互作對水稻產(chǎn)量和水肥利用效率的影響研究進展[J]. 李俊峰,楊建昌. 中國水稻科學(xué). 2017(03)
[6]谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶在植物抵抗非生物脅迫方面的角色[J]. 張雪,陶磊,喬晟,杜秉昊,郭長虹. 中國生物工程雜志. 2017(03)
[7]玉米抗旱性鑒定指標及分子生物學(xué)機理研究[J]. 高志勇,謝恒星,李吉鋒,劉史力. 陜西農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(02)
[8]高等植物6-磷酸海藻糖信號調(diào)控研究進展[J]. 張雯,王宇斐,郭延平. 植物生理學(xué)報. 2016(04)
[9]Genomewide association study of Aegilops tauschii traits under seedling-stage cadmium stress[J]. Peng Qin,Lang Wang,Kun Liu,Shuangshuang Mao,Zhanyi Li,Shang Gao,Haoran Shi,Yaxi Liu. The Crop Journal. 2015(05)
[10]玉米抗旱性鑒定方法與鑒定指標的研究與利用現(xiàn)狀[J]. 樓辰軍,李勝,楊兆順. 農(nóng)業(yè)科技通訊. 2015(08)
博士論文
[1]玉米干旱脅迫和鎘毒害響應(yīng)蛋白鑒定與分析[D]. 任雯.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2018
[2]一種交替運用固定效應(yīng)和隨機效應(yīng)模型優(yōu)化全基因組關(guān)聯(lián)分析的算法開發(fā)[D]. 劉小磊.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[3]小麥抗逆相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子bZIP和NAC基因的功能研究[D]. 張麗娜.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2014
[4]玉米抗旱性指標的篩選及其遺傳特性研究[D]. 李鳳海.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[5]干旱脅迫下兩個不同耐旱性玉米自交系苗期生長發(fā)育及生理生化特性的差異[D]. 王一.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[6]玉米海藻糖-6-磷酸合成酶基因家族的功能驗證和差異表達分析[D]. 蔣偉.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010
[7]玉米抗旱機制及鑒定指標篩選的研究[D]. 白向歷.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009
[8]水稻高鹽脅迫下的轉(zhuǎn)錄譜及耐鹽相關(guān)基因分析[D]. 晁代印.中國科學(xué)院研究生院(上海生命科學(xué)研究院) 2007
[9]玉米耐旱相關(guān)性狀的QTL分析[D]. 高世斌.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2004
碩士論文
[1]小豆種質(zhì)資源抗旱性篩選鑒定及相關(guān)基因關(guān)聯(lián)分析[D]. 單云鵬.北京農(nóng)學(xué)院 2019
[2]小麥RING E3泛素連接酶TaDIS1耐旱作用機制研究[D]. 張麗.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2019
[3]利用GWAS解析玉米氣生根直徑與角度的遺傳基礎(chǔ)[D]. 陳思孛.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[4]水稻OsHAD1基因的克隆與功能分析[D]. 徐浩然.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[5]玉米苗期耐鹽性全基因組關(guān)聯(lián)分析[D]. 陳陽松.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2017
[6]中國地方小麥抗旱相關(guān)性狀關(guān)聯(lián)分析[D]. 陳偉.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[7]不同類型玉米種質(zhì)資源耐旱性鑒定與評價[D]. 胡博晶.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[8]小麥TaNCED3基因克隆及功能分析[D]. 席海秀.遼寧師范大學(xué) 2015
[9]玉米苗期耐旱相關(guān)性狀的遺傳分析[D]. 劉旭洋.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[10]玉米苗期耐低磷相關(guān)性狀全基因組關(guān)聯(lián)分析[D]. 張力天.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
本文編號:3016045
【文章來源】:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】:89 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 文獻綜述
1.1 玉米概述
1.1.1 玉米的研究現(xiàn)狀
1.1.2 干旱對玉米的影響
1.1.3 玉米苗期抗旱性的研究意義
1.1.4 玉米種質(zhì)資源
1.2 玉米苗期抗旱性鑒定
1.2.1 玉米苗期抗旱性鑒定方法
1.2.2 玉米苗期抗旱性鑒定指標
1.3 玉米響應(yīng)干旱脅迫機制研究
1.3.1 玉米響應(yīng)干旱脅迫的生理生化機制
1.3.2 玉米響應(yīng)干旱脅迫的分子機制
1.4 全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)
1.4.1 單核苷酸多態(tài)性
1.4.2 關(guān)聯(lián)分析在植物中的研究進展
1.4.3 GWAS分析方法—Farm CPU
1.5 試驗研究目的和意義
第二章 材料與方法
2.1 試驗材料
2.2 材料栽培及脅迫處理
2.3 表型數(shù)據(jù)的測定
2.4 抗旱指數(shù)的計算
2.5 數(shù)據(jù)分析
2.5.1 樣本基因型鑒定
2.5.2 表型統(tǒng)計分析
2.5.3 關(guān)聯(lián)分析作圖和顯著SNP位點表型貢獻率計算
2.5.4 候選基因預(yù)測及功能注釋
2.6 苗期抗旱候選基因的表達量分析
2.6.1 基因表達量分析的種子自交系篩選
2.6.2 玉米種子萌發(fā)和葉片取材
2.6.3 玉米葉片RNA的提取和檢測
2.6.4 RNA反轉(zhuǎn)錄和c DNA的檢測
2.6.5 qRT-PCR引物設(shè)計
2.6.6 qRT-PCR操作及計算
2.7 試驗技術(shù)路線
第三章 結(jié)果與分析
3.1 玉米苗期抗旱性狀的表型變異及遺傳力分析
3.2 玉米苗期抗旱性狀相關(guān)性檢驗
3.3 玉米苗期抗旱性狀亞群效應(yīng)分析
3.4 玉米苗期耐旱性狀GWAS分析
3.5 候選基因的篩選
3.6 候選基因功能途徑分類
3.7 苗期抗旱候選基因表達量分析結(jié)果
3.7.1 基因表達量分析種子自交系的確定
3.7.2 玉米葉片RNA電泳檢測結(jié)果
3.7.3 玉米葉片c DNA及內(nèi)參基因電泳檢測結(jié)果
3.7.4 表達量分析候選基因的確定
3.7.5 qRT-PCR引物檢測結(jié)果
3.7.6 候選基因qRT-PCR結(jié)果
3.7.7 候選基因表達量與抗旱性指標相關(guān)性分析
第四章 討論與結(jié)論
4.1 討論
4.1.1 玉米苗期7 個耐旱指標在關(guān)聯(lián)群體中的遺傳結(jié)構(gòu)
4.1.2 候選基因的功能分析
4.1.3 候選基因的表達量分析
4.1.4 植物苗期耐旱性狀GWAS分析
4.2 結(jié)論
參考文獻
附錄
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻】:
期刊論文
[1]水分和氮素對玉米苗期生長、根系形態(tài)及分布的影響[J]. 張馨月,王寅,陳健,陳安吉,王莉穎,郭曉穎,牛雅酈,張星宇,陳利東,高強. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2019(01)
[2]海藻糖-6-磷酸合成酶基因的序列優(yōu)化與表達研究(英文)[J]. 何道文,劉小紅,趙歡,張詠祀. 華北農(nóng)學(xué)報. 2018(02)
[3]水稻ABA生物合成基因OsNCED3響應(yīng)干旱脅迫[J]. 徐學(xué)中,汪婷,萬旺,李思慧,朱國輝. 作物學(xué)報. 2018(01)
[4]PEG脅迫下玉米自交系苗期抗旱性鑒定及評價[J]. 魯曉民,曹麗茹,張新,張前進,魏昕,郭金生,王振華. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(05)
[5]水分與氮素及其互作對水稻產(chǎn)量和水肥利用效率的影響研究進展[J]. 李俊峰,楊建昌. 中國水稻科學(xué). 2017(03)
[6]谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶在植物抵抗非生物脅迫方面的角色[J]. 張雪,陶磊,喬晟,杜秉昊,郭長虹. 中國生物工程雜志. 2017(03)
[7]玉米抗旱性鑒定指標及分子生物學(xué)機理研究[J]. 高志勇,謝恒星,李吉鋒,劉史力. 陜西農(nóng)業(yè)科學(xué). 2017(02)
[8]高等植物6-磷酸海藻糖信號調(diào)控研究進展[J]. 張雯,王宇斐,郭延平. 植物生理學(xué)報. 2016(04)
[9]Genomewide association study of Aegilops tauschii traits under seedling-stage cadmium stress[J]. Peng Qin,Lang Wang,Kun Liu,Shuangshuang Mao,Zhanyi Li,Shang Gao,Haoran Shi,Yaxi Liu. The Crop Journal. 2015(05)
[10]玉米抗旱性鑒定方法與鑒定指標的研究與利用現(xiàn)狀[J]. 樓辰軍,李勝,楊兆順. 農(nóng)業(yè)科技通訊. 2015(08)
博士論文
[1]玉米干旱脅迫和鎘毒害響應(yīng)蛋白鑒定與分析[D]. 任雯.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2018
[2]一種交替運用固定效應(yīng)和隨機效應(yīng)模型優(yōu)化全基因組關(guān)聯(lián)分析的算法開發(fā)[D]. 劉小磊.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[3]小麥抗逆相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子bZIP和NAC基因的功能研究[D]. 張麗娜.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2014
[4]玉米抗旱性指標的篩選及其遺傳特性研究[D]. 李鳳海.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[5]干旱脅迫下兩個不同耐旱性玉米自交系苗期生長發(fā)育及生理生化特性的差異[D]. 王一.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[6]玉米海藻糖-6-磷酸合成酶基因家族的功能驗證和差異表達分析[D]. 蔣偉.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010
[7]玉米抗旱機制及鑒定指標篩選的研究[D]. 白向歷.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009
[8]水稻高鹽脅迫下的轉(zhuǎn)錄譜及耐鹽相關(guān)基因分析[D]. 晁代印.中國科學(xué)院研究生院(上海生命科學(xué)研究院) 2007
[9]玉米耐旱相關(guān)性狀的QTL分析[D]. 高世斌.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2004
碩士論文
[1]小豆種質(zhì)資源抗旱性篩選鑒定及相關(guān)基因關(guān)聯(lián)分析[D]. 單云鵬.北京農(nóng)學(xué)院 2019
[2]小麥RING E3泛素連接酶TaDIS1耐旱作用機制研究[D]. 張麗.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2019
[3]利用GWAS解析玉米氣生根直徑與角度的遺傳基礎(chǔ)[D]. 陳思孛.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[4]水稻OsHAD1基因的克隆與功能分析[D]. 徐浩然.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[5]玉米苗期耐鹽性全基因組關(guān)聯(lián)分析[D]. 陳陽松.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2017
[6]中國地方小麥抗旱相關(guān)性狀關(guān)聯(lián)分析[D]. 陳偉.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[7]不同類型玉米種質(zhì)資源耐旱性鑒定與評價[D]. 胡博晶.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[8]小麥TaNCED3基因克隆及功能分析[D]. 席海秀.遼寧師范大學(xué) 2015
[9]玉米苗期耐旱相關(guān)性狀的遺傳分析[D]. 劉旭洋.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[10]玉米苗期耐低磷相關(guān)性狀全基因組關(guān)聯(lián)分析[D]. 張力天.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
本文編號:3016045
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