番茄(Solanum lycopersicum)是重要的蔬菜作物,也是植物科學(xué)研究的模式植物。氣孔是植物與外界進(jìn)行氣體和水分交換的通道,參與植物的光合作用、蒸騰作用、逆境響應(yīng)。然而在番茄中對氣孔發(fā)育的研究甚少。因此,研究植物氣孔形成的分子機制具有重要的意義。本研究通過對500余份番茄重測序材料的全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS),得到調(diào)控番茄葉片氣孔數(shù)量(密度/單位面積)的基因SlGMDH和SlALMT15,并對基因進(jìn)行序列分析和功能互補驗證,進(jìn)一步通過相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控和逆境脅迫等實驗來探究SlGMDH和SlALMT15對番茄氣孔發(fā)育的調(diào)控。主要研究結(jié)果如下:1.對500余份番茄重測序種質(zhì)材料葉片的氣孔數(shù)量存在顯著差異。顯微觀察發(fā)現(xiàn)番茄葉片氣孔數(shù)量存在廣泛變異,在100倍視野下,氣孔數(shù)量從最少為11個到最多81個。2.通過GWAS分析鑒定出調(diào)控番茄葉片氣孔數(shù)量(密度/單位面積)兩個基因。結(jié)合重測序獲得的4.1M SNPs對葉片氣孔數(shù)量進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析,分別在第3號染色體和第11號染色體鑒定到調(diào)控番茄葉片氣孔數(shù)量的關(guān)鍵基因SlGMDH和SlALMT15。GMDH是一個甘露糖脫水酶,ALM...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略詞表
1 前言
    1.1 課題提出
    1.2 GWAS研究進(jìn)展
        1.2.1 GWAS的原理
        1.2.2 GWAS在植物中的應(yīng)用
    1.3 氣孔研究進(jìn)展
        1.3.1 氣孔發(fā)育過程
        1.3.2 轉(zhuǎn)錄因子對氣孔發(fā)育的調(diào)控
        1.3.3 信號肽對氣孔發(fā)育的調(diào)控
        1.3.4 MAPK對氣孔發(fā)育的調(diào)控
        1.3.5 環(huán)境因素對氣孔發(fā)育的調(diào)控
        1.3.6 植物激素對氣孔發(fā)育的調(diào)控
    1.4 GMDH的研究進(jìn)展
    1.5 ALMT的研究進(jìn)展
    1.6 本研究的目的和意義
2 材料與方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 主要菌株與載體
        2.1.3 主要試劑
    2.2 全基因組關(guān)聯(lián)分析
    2.3 目的基因的擴增及序列分析
    2.4 組織表達(dá)分析
    2.5 表達(dá)載體構(gòu)建以及遺傳轉(zhuǎn)化
        2.5.1 敲除載體CRISPR/Cas9 的構(gòu)建
        2.5.2 超量表達(dá)載體的構(gòu)建
    2.6 遺傳轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)基因植株的鑒定
    2.7 相關(guān)基因的表達(dá)分析
    2.8 干旱脅迫抗性實驗
3 結(jié)果與分析
    3.1 GWAS關(guān)聯(lián)得到控制番茄氣孔發(fā)育的位點以及相關(guān)基因
    3.2 氣孔發(fā)育候選基因的基因特性
        3.2.1 候選基因SlGMDH的分析
        3.2.2 候選基因SlALMT15 的分析
    3.3 候選基因的表達(dá)模式分析
    3.4 轉(zhuǎn)基因功能互補驗證
        3.4.1 CRISPR/Cas9 敲除SlGMDH基因?qū)е氯~片氣孔數(shù)量減少
        3.4.2 CRISPR/Cas9 敲除SlALMT15 基因造成葉片氣孔數(shù)量減少
        3.4.3 超表達(dá)SlGMDH基因不影響葉片氣孔生成
        3.4.4 超表達(dá)SlALMT15 基因不影響氣孔生成
    3.5 CRISPR/Cas9 敲除候選基因可提高植株抗旱性
        3.5.1 CRISPR/Cas9 敲除SlGMDH基因提高植株抗旱性
        3.5.2 CRISPR/Cas9 敲除SlALMT15 基因提高植物抗旱性
    3.6 SlGMDH和 SlALMT15 影響氣孔發(fā)育過程中相關(guān)基因的表達(dá)
        3.6.1 SlGMDH影響氣孔發(fā)育過程中相關(guān)基因的表達(dá)
        3.6.2 SlALMT15 影響氣孔發(fā)育過程中相關(guān)基因的表達(dá)
4 討論
    4.1 SlGMDH調(diào)控番茄葉片氣孔數(shù)量
    4.2 SlALMT15 調(diào)控番茄葉片氣孔數(shù)量
    4.3 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
附表
致謝



本文編號：3843231