發(fā)布時間：2020-08-04 17:58

【摘要】：棉纖維是紡織工業(yè)中最重要的原料,是研究細胞伸長的理想模型體系。此外,纖維長度是棉花最重要的性狀之一。已有許多研究報道發(fā)現(xiàn)miRNA參與調(diào)控纖維發(fā)育,然而大多數(shù)集中在對纖維起始的研究,對纖維伸長的研究報道還很少,對纖維伸長與miRNA相關(guān)的自然遺傳變異缺乏了解,對miRNA參與調(diào)控纖維伸長的深入研究還不多。本研究以從陸地棉和海島棉的回交自交系群體中篩選出纖維長度存在顯著差異的兩個品系(命名為“Long”和“Short”)為材料,研究miRNA與棉花纖維伸長的關(guān)系,主要結(jié)果如下:1.以“Long”和“Short”為親本,構(gòu)建包含1510個單株的F2群體,從中隨機挑選148株進行簡化基因組測序,構(gòu)建高密度遺傳圖譜。該遺傳圖譜的總長度為3462.8cM,包含9182個單核苷酸多態(tài)性位點,標記之間平均遺傳距離為0.38 cM。對F2和F2:3群體進行纖維長度QTL定位發(fā)現(xiàn),一共檢測到7個長度相關(guān)的QTL,其中在染色體A08和D03上檢測到兩個穩(wěn)定的QTL:qFL-A08-1、qFL-D03-1,并發(fā)現(xiàn)這兩個QTL都有前人報道過。對該群體進行重組熱點分析,找到了 9個重組熱點。利用親本10DPA的RNA-seq數(shù)據(jù),篩選到了兩個纖維長度相關(guān)的候選基因:細胞色素b5(CB5,Gh_A08G1729)和微管末端結(jié)合基因(EB1C,Gh__D3G0232)。2.對“Long”和“Short”的開花后10天的纖維進行miRNA高通量測序,分析了 miRNAs及其靶基因在纖維快速伸長過程中的差異表達情況。進一步進行熒光定量PCR分析以驗證結(jié)果。共檢測到463個miRNA,其中47個差異表達,而且有9個差異表達的miRNAs能與前人報道的9個纖維長度QTL共定位,并對這9個miRNA的靶基因進行降解組、RACE驗證和功能注釋,找到了參與調(diào)控纖維伸長的候選miRNA。其中miR477b和miR160a能與多個QTL共定位。本研究還分析了異源多倍體棉花與其二倍體祖先種中miRNAs及靶基因之間的調(diào)控關(guān)系的變化。這些結(jié)果將有助于理解棉花中miRNAs纖維伸長的分子遺傳調(diào)控機制。3.進一步對miR477b進行深入分析。在陸地棉和海島棉中進行了 miR477家族的鑒定和分析,比較了兩個材料中miR477序列的差異。利用病毒誘導基因沉默(VIGS)技術(shù)對miR477功能進行驗證,發(fā)現(xiàn)過表達miR477b使棉花纖維伸長,而抑制miR477導致纖維變短。并對靶基因(DELL4)和下游相關(guān)基因(RDLL1和EXPA1)進行了表達量分析和序列比對。認為miR477對纖維伸長有重要作用。4.對miR160a-5p進行深入分析。在陸地棉和海島棉中進行了 miR160家族的鑒定和分析,并比較了不同成員的表達量。VIGS功能驗證發(fā)現(xiàn),過表達miR160a-5p導致靶基因ARF17表達量下降,下游基因GH3隨之下降,導致生長素積累增加,纖維顯著伸長,而抑制miR160a-5p使纖維長度變短。本研究發(fā)現(xiàn)miR160a-5p參與纖維伸長的調(diào)控過程。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S562
【圖文】：

而與之相反的，Ａ０１、Ａｌ］、Ａ１２和Ａ１３四條染色體表現(xiàn)出顯著高于它們的同源染色體Ｄ０１、Ｄ１１、逡逑Ｄ１２和Ｄ１３的重組率。通過對全基因組中各位點重組率的掃描，我們在該群體中共鑒定出了邋９個重逡逑組熱點區(qū)，分布在染色體ＤＯＫ邋Ｄ０３、Ａ０７、Ｄ０７、Ｄ０９、Ｄ１２和Ｄ１３上（圖２．２）。對這９個重組熱逡逑點區(qū)來說，分布在Ｄｔ亞基因組中的個數(shù)要比分布在Ａｔ亞基因組中的更多，這與我們上面得到的結(jié)逡逑論Ｄｔ亞基因組的重組率高于Ａｔ亞基因組的重組率一致，與前人的報道也相符（Ｓｈｅｎ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２０１７）。逡逑２．３．４邋Ｆ２和Ｆ２：３群體中纖維品質(zhì)性狀的ＱＴＬ定位逡逑基于我們構(gòu)建的高密度遺傳圖譜，我們對５個纖維品質(zhì)性狀在Ｆ２群體，Ｆ２：３群體三個環(huán)境、平逡逑均值，以及ＢＬＵＰ值進行了邋ＱＴＬ定位。共鑒定到了邋９個ＱＴＬ，其中纖維長度相關(guān)的ＱＴＬ有７個，逡逑纖維強度相關(guān)的ＱＴＬ有４個。這些ＱＴＬ能在１個或多個環(huán)境被檢測到，我們把在三個及以上環(huán)境逡逑中都能檢測到的ＱＴＬ認定為穩(wěn)定的ＱＴＬ

＿Ｚ）０？ＧＹ＾２）作逡逑為最可能的候選基因，并在兩個親本纖維伸長不同時期進行表達模式分析，分析結(jié)果如圖２．４所示。逡逑編碼細胞ｆｔ素邋ｂ５邋的基因位于ｆ｝ＦＬ－Ａ０８－ｌ邋中’該基因在“Ｓｈｏｒｔ”逡逑中的表達量顯著高于在“Ｌｏｎｇ”中的表達量，這一結(jié)果表明，該基因可能對棉花纖維的伸長有抑制作逡逑用，基因表達量高，纖維長度越短，反之，纖維變長。對于另一個位于ｑＦＬ－Ｄ０３－丨上的編碼微管末逡逑端結(jié)合蛋白的基因ＧＡ＿￡＞ｆｔ５Ｇ０２Ｊ２）在“Ｌｏｎｇ”中比在“Ｓｈｏｒｔ”中有逡逑更高的表達水平，特別是在０－１５ＤＰＡ快速伸長的纖維中，兩個材料的表達差異更加顯著。盡管該基逡逑因在“Ｌｏｎｇ”中１５邋ＤＰＡ后表達量開始降低，但仍然顯著高于“Ｓｈｏｒｔ”中的表達量。根據(jù)共表達網(wǎng)絡(luò)分逡逑析結(jié)果，分別有３和３５個基因表現(xiàn)出與ＣＪ／？」＜＜ＷＧ／７２９和ＧＡ＿￡ＷｉＧ０２Ｊ２有協(xié)同共表達關(guān)系：有３和逡逑４個基因有抑制關(guān)系。然后使用親本１０ＤＰＡ纖維中轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析了共表達基因的表達量，結(jié)果發(fā)逡逑現(xiàn)僅一個基因（Ａ／ｗ／印／ｅ邋Ｃ２邋ｉ／ｏｍａ／／ｉ邐／嘴／0／１尸／＇0紀／＇？邋又邋Ａ／ＣＴＰｊ，邐能與逡逑Ｇ／ｉ＿．４似Ｇ／７２９協(xié)同共表達（圖２．４ｃ）。而有２８個基因表現(xiàn)出與ＧＡ＿￡＾Ｇｆｌ２ｉ２協(xié)同共表達的趨勢

“Ｓｈｏｒｔ”中有６５個。逡逑為了近一步分析這些新ｍｉＲＮＡｓ的特點，我們又分析了這些ｍｉＲＮＡ的長度和５’端核苷酸堿基逡逑偏好性（圖３．４）。在８３個新ｍｉＲＮＡｓ中，２丨ｎｔ的ｍｉＲＮＡ數(shù)量最多，其次是２２邋ｎｔ的ｍｉＲＮＡ。通逡逑過對５’端核苷酸的堿傶偏好性分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)ｍｉＲＮＡ第一個核苷酸堿基都是尿嘧啶Ｕ邋（圖３．４），逡逑這一結(jié)果也與前人在棉花中的報道一致（Ｐａｎｇ邋ｅｔａｌ．邋２００９；邋Ｙａｎｇ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２０１３）。ｍｉＲＮＡ是否存在ｍｉＲＮＡ＊逡逑（位于前體二級結(jié)構(gòu)的另一個莖上）是驗證這些Ｓｍａｌｌ邋ＲＮＡ是否是ｍｉＲＮＡ的一個重要證據(jù)的（Ｍｅｙｅｒｓ逡逑ｅｔ邋ａＬ邋２００８）。在我們鑒定到的８３個新的ｍｉＲＮＡ中

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本文編號：2780885