發(fā)布時間：2017-12-15 15:14

  本文關(guān)鍵詞：基于轉(zhuǎn)錄組學(xué)的高丹草雜種優(yōu)勢研究

  更多相關(guān)文章： 高丹草 雜種優(yōu)勢 cDNA-AFLP RNA-seq 顯性基因 RT-PCR

【摘要】：高丹草是典型的利用雜種優(yōu)勢的飼草作物,然而其雜種優(yōu)勢產(chǎn)生的分子機理仍然未知。本研究采用轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析方法,通過鑒定差異表達(dá)基因,旨在深入地剖析高丹草雜種優(yōu)勢形成的分子機理,為雜種優(yōu)勢遺傳理論研究積累資料。研究結(jié)果如下:1.以4份高粱不育系和5種類型蘇丹草為親本,按照NCⅡ設(shè)計配制成20個雜交組合,測量各雜交組合及親本的農(nóng)藝性狀,通過表型值和中親及超親優(yōu)勢分析篩選出8個優(yōu)勢強的組合為試材,采用cDNA-AFLP差異顯示技術(shù)進(jìn)行分析。(1)12對引物共擴增出315條TDFs,其雜種與親本間基因表達(dá)類型有:單親表達(dá)一致一型(P1F1型)和二型(P2F1型)、雜種特異表達(dá)類型(F1型)、單親表達(dá)沉默一型(P1型)和二型(P2型)、雙親共沉默類型(P1P2型)和雜種親本表達(dá)一致型(P1F1P2型)七種。(2)在差異展示類型與產(chǎn)量構(gòu)成因素的相關(guān)分析中,有效分蘗數(shù)與P1F1型、單株鮮重與P1P2型、葉長與P2型呈顯著正相關(guān),成株期葉片數(shù)與F1型呈顯著負(fù)相關(guān)。在與中親優(yōu)勢相關(guān)分析中,單株鮮重與P1、P2以及P1F1P2型呈顯著正相關(guān),葉寬與P1P2型呈顯著負(fù)相關(guān)。在與超親優(yōu)勢相關(guān)分析中,穗長與P2F1型呈顯著正相關(guān),葉寬與P2F1型以及P1P2型呈顯著負(fù)相關(guān)。(3)差異展示類型P1F1、P2F1、P1和P2是顯性效應(yīng)類型,共占總檢測的91.4%。差異展示類型F1和P1P2表現(xiàn)超顯性,共占總檢測的4.8%,說明各個性狀的雜種表現(xiàn)主要受到的是(超)顯性效應(yīng)影響。(4)對8個與高丹草雜種優(yōu)勢相關(guān)的TDFs進(jìn)行回收及BLAST分析均得到同源核苷酸,并且找到7個同源蛋白,這些蛋白質(zhì)在控制植物生長發(fā)育方面具有重要作用。(5)將克隆測序獲得的8條差異片段的核苷酸序列,采用半定量RT-PCR進(jìn)行了驗證。2.進(jìn)一步選擇強優(yōu)勢組合之一 11A×白殼蘇丹草及其親本,采用RNA-seq高通量測序方法分別對各材料的根、莖、葉三種組織進(jìn)行分析,每個樣品設(shè)置三次生物學(xué)重復(fù)。(1)測序共產(chǎn)生 787386707 個讀長(reads),197.36Gb Clean Data,各樣品 GC 含量在56.08%～58.77%間,Q30堿基百分比均不小于93.43%。各樣品測序讀長中有69.32%～85.51%與參考基因組得到比對。(2)各樣品均檢測到不少于58000個SNP位點,經(jīng)過篩選后,得到198個符合研究目標(biāo)的SNPs。在198個SNPs中,根、莖、葉分別有79、53和66個(涉及58、38和49個轉(zhuǎn)錄本)SNPs表現(xiàn)出等位基因表達(dá)偏向性。有10個SNPs位點(涉及8個轉(zhuǎn)錄本)在三種組織中均有表達(dá)。(3)共發(fā)掘1300個新基因,有776個新基因比對到已知數(shù)據(jù)庫中。其中,有67個新基因比對到COG數(shù)據(jù)庫中;443個新基因比對到GO數(shù)據(jù)庫中;120個新基因比對到KEGG數(shù)據(jù)庫中;273個新基因比對到Swiss-Prot數(shù)據(jù)庫中;769個新基因比對到nr數(shù)據(jù)庫中。(4)高丹草雜種與母本11A的差異表達(dá)基因在所有差異表達(dá)基因中所占比例較大,在根、莖、葉組織中所占比例分別為93%,77%和74%。將3954個高質(zhì)量差異表達(dá)基因細(xì)分為12種類型,發(fā)現(xiàn)在高丹草雜種及其親本中大多數(shù)的差異基因表達(dá)模式為非加性表達(dá),其中加性表達(dá)基因約占5.77%,超顯性表達(dá)基因占0.83%。分別利用Blast2 GO和KOBAS(v2.0)軟件對3455個顯性DEGs進(jìn)行分析,得到46個功能子類和83個代謝通路。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)有217個顯性DEGs在三種組織中均有表達(dá),對這217個基因進(jìn)行KEGG和GO分析。KEGG分析顯示,有三個通路(Carbon metabolism,Citrate cycle 和 Glycolysis/Gluconeogenesis)顯著富集,涉及到 7 個基因。GO分析顯示nuclear outer membrane和ADP binding顯著富集,涉及到13個基因。(5)從上述20個基因中選擇6個基因進(jìn)行qRT-PCR驗證。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S54

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本文編號：1292419