萵苣(Lactuca sativa)起源于地中海沿岸,其野生種為Lactuca serriola。為了防止動物以及昆蟲的取食,野生萵苣大部分存在自我保護機制—“刺”,而這一性狀在馴化過程中丟失。通過調查實驗室萵苣種質資源,發(fā)現(xiàn)刺存在萵苣的兩種器官,即葉脈和莖。第一種為葉脈和莖同時存在的刺;第二種僅在葉脈中存在的刺。為了克隆控制葉脈和莖的刺形成基因,分別利用了不同的莖刺和葉刺分離群體進行定位。實驗室前期對控制莖刺形成的基因進行了精細定位,定位在5號染色體的306.31Mb—307.31Mb,根據(jù)栽培基因組注釋,該區(qū)段內(nèi)的基因功能注釋與已報道刺相關的基因均不同。為此,我們利用PI491245×W111的F_(4:5)分離群體的2,000株重新進行定位。重定位后發(fā)現(xiàn)控制莖刺形成的基因仍然定位于該區(qū)域,但定位區(qū)間比之前定位擴大了約1Mb,定位于305.22Mb—307.26Mb。通過分析定位區(qū)段基因功能注釋、LncRNA序列差異、候選基因編碼區(qū)序列差異、基因表達差異等方面,確定了一個與細胞分裂相關的基因(Cell division protein ftsZ),該基因不在前期研究確定的候選區(qū)段但在本研究的候選區(qū)域內(nèi),該基因在莖刺池與無刺池存在表達量的差異。構建該基因超量表達載體,轉化無刺萵苣C20,獲得T0代轉基因植株。在T0代植株中,部分轉基因植株在葉脈上出現(xiàn)了刺的表型,該基因的表達量有一定的升高,推測該基因在表達量較低時只能出現(xiàn)葉刺性狀,而不能形成莖刺性狀。在葉刺分離R37群體中存在葉脈刺有無的分離。在該群體中等量取20株葉脈有刺植株葉片混合成有刺極端池,等量取20株葉脈無刺植株葉片混合成無刺極端池,提取RNA,送公司進行二代測序。利用實驗室已經(jīng)開發(fā)的分析BSR-seq腳本,發(fā)現(xiàn)至少存在4個以上的位點控制葉刺的形成,其中在5號染色體上存在一個與控制莖刺形成一致的位點,分子標記驗證定位區(qū)段與控制莖刺形成為同一位點。在第6、8、9號染色體上也存在控制葉刺形成的位點。本研究為生菜刺形成控制基因的克隆奠定了良好基礎,可以豐富生菜的馴化研究。
【學位單位】：華中農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S636.2
【部分圖文】：

目前對于對茸毛的起始和發(fā)育還缺乏詳細了解。所有多細胞生物都面臨著協(xié)調細胞增殖與細胞分化的挑戰(zhàn)，這種協(xié)調的缺陷可能導致不正確的組織形成、器官畸形和癌變生長。腺毛是維護協(xié)調性良好的例子，茸毛是一種復雜、高度組織化和極化的細胞結構，其形態(tài)結構由一系列復雜的分子過程調節(jié)，因此茸毛被視作解決細胞特化問題的范例，一個完整的茸毛發(fā)育過程需要多個基因參與細胞信號傳導、調節(jié)細胞分裂和促進細胞分化從而形成一個特化的細胞結構。茸毛的起始和發(fā)育存在許多未知數(shù)，一個原表皮細胞分化成茸毛細胞需要環(huán)境和內(nèi)源性信號的共同作用。茸毛形成的初期，基因的表達調控細胞專一性轉錄導致細胞特異性分裂。在形成腺狀體茸毛頭部的初期需要對特定的細胞進行細胞壁重塑。還存在另外一種方式調控茸毛的其他部分形成，表皮細胞通過細胞與細胞間的信號傳導調控其它表皮細胞分化成茸毛的莖。茸毛的生長發(fā)育首先通過單個表皮細胞的擴大，然后接著幾個表皮細胞分裂形成垂直于表皮的茸毛結構。這種高度調控的分化程序還包括細胞極化和局部的細胞壁裂解和重塑(Bergau et al., 2016)。

圖 2 單細胞茸毛調控途徑Fig. 2 Regulation pathway of unicellular prickle擬南芥作為研究單細胞茸毛最多的植物，單細胞茸毛的發(fā)育調控網(wǎng)絡已經(jīng)研究的相對完善。在自然界中還存在一些多細胞茸毛植物，如茄科植物中的番茄、瓜類植物中的甜瓜、黃瓜、西瓜，菊科植物中的向日葵等。單細胞和多細胞茸毛的發(fā)育可能受不同的分子機制控制，在番茄中發(fā)現(xiàn) Wo 基因，通過編碼一種HD-ZIP IV 轉錄因子該基因控制番茄茸毛的形成且該基因為純合時表現(xiàn)為胚胎致死現(xiàn)象(Yang et al., 2011)。該基因與 SlCycB2 基因互作，Wo 基因通過調控SlCycB2 基因的表達從而影響茸毛的形成。通過將 Wo 基因在擬南芥中超量表達但未發(fā)現(xiàn)該基因影響擬南芥的茸毛生長發(fā)育(Changxian et al., 2011)。從而進一步證明單細胞和多細胞茸毛的發(fā)育可能受不同的分子機制控制。在甜瓜中發(fā)現(xiàn)基因Cmgl 通過編碼 HD-ZIP IV 轉錄因子調控甜瓜茸毛的形成(Zhu et al., 2018)。在黃瓜中調控茸毛或刺形成的基因有 TBH(Chen et al., 2014)、MICT(Zhao et al.,

萵苣刺基因的遺傳定位與功能分析構可分為四種。HD-Zip 蛋白一直被證明主要參與生物進程，如非生物應激反應分生組織調節(jié)等毛狀體生長發(fā)育(Hong et al., 2012)。1.2 萵苣屬的茸毛（刺）的類型萵苣屬植物包含 1550 多個種(Bremer & Anderberg, 1994)，乳白色乳膠和花的結構是明顯區(qū)別于菊科其它植物的特征。萵苣屬是菊科中的一部分，番荔枝科和野櫻科跟菊科屬于親緣植物。萵苣屬大部分存在于北半球（地中海地區(qū)、亞州中部和北美地區(qū)），主要是草本植物，也存在少數(shù)灌木狀植物，萵苣屬葉片通常是交替或排列成蓮座狀。茸毛的類別根據(jù)形態(tài)學、孢粉學和細胞學可以分為 個子類，在萵苣屬植物中主要存在三種類型的茸毛。A 類型為短圓錐形茸毛，B類型細長型茸毛，C 類為頂端突出型細長茸毛。
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4 ;青島大花[J];新農(nóng)業(yè);1982年03期

5 洛迦·白瑪;;獨奏或囈語(組詩)[J];民族文學;2013年03期

6 楊守志;介紹幾種記憶植物種類的方法[J];生物學通報;2002年06期

7 鄧知;鱉池不宜植荷藕[J];農(nóng)村新技術;1996年07期

8 張瑞芳;;解秘植物的刺[J];生物學教學;2012年09期

9 賀猛;米鍇;;山東省常見帶刺植物研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2009年04期

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本文編號：2867776