本文關(guān)鍵詞：小麥TaGASR7部分同源基因表達(dá)調(diào)控及其功能初步研究

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【摘要】：在禾谷類作物中,籽粒的表型性狀如粒長、粒寬和粒厚等往往對作物產(chǎn)量產(chǎn)生重要影響。雖然目前在水稻中鑒定了一批影響粒長、粒寬和粒厚的基因,但在小麥中只有影響粒長的Ta GASR7和影響粒寬的Ta GW2基因通過同源克隆的方法進(jìn)行了研究。普通小麥?zhǔn)堑湫偷漠愒戳扼w,包含A、B、D三個(gè)基因組。盡管有文獻(xiàn)報(bào)道Ta GASR7-A1可能是影響小麥粒長的因素之一,然而對其生物學(xué)功能的進(jìn)一步探討,特別是Ta GASR7三個(gè)部分同源基因在籽粒發(fā)育不同時(shí)期以及小麥多倍化過程中表達(dá)調(diào)控機(jī)制與功能的異同,尚未見任何報(bào)道。本研究在前期已經(jīng)獲得Ta GASR7基因的編碼序列、染色體定位信息、受赤霉素誘導(dǎo)等信息的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步通過BAC文庫篩選,獲得了Ta GASR7三個(gè)部分同源基因的啟動(dòng)子序列,分析了順式元件和轉(zhuǎn)座子等多倍化過程中主要調(diào)控位點(diǎn)的遺傳與表觀遺傳修飾特點(diǎn);探索了基于病毒的沉默和過表達(dá)Ta GASR7的三個(gè)部分同源基因?qū)ΠｉL在內(nèi)的小麥表型性狀的影響。主要結(jié)果如下:1.來自B基因組的GASR7B基因在合成小麥中主導(dǎo)GASR7基因的表達(dá)。GASR7B基因的主導(dǎo)作用主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:1)在籽粒發(fā)育的早期,GASR7B基因表現(xiàn)為持續(xù)高表達(dá);2)GASR7B基因?qū)Τ嗝顾卣T導(dǎo)響應(yīng)最強(qiáng)烈,這可能與其啟動(dòng)子上分布的GA響應(yīng)元件較多相關(guān)聯(lián);3)GASR7B在新合成異源六倍體小麥中仍然保持高表達(dá),而GASR7A和GASR7D在成為六倍體小麥的部分同源基因之后表達(dá)受到顯著抑制。2.小麥多倍化過程中GASR7A/D受到表觀遺傳調(diào)控。六倍體化之后GASR7D啟動(dòng)子的DNA甲基化程度升高,表明小麥多倍化過程中GASR7D受到表觀遺傳調(diào)控。GASR7A啟動(dòng)子上重復(fù)序列的插入以及其上24-nt si RNAs的分布,暗示GASR7A在多倍化過程中很有可能受到了RNA依賴的DNA甲基化調(diào)控。3.在小麥中成功建立了基于病毒的沉默和過表達(dá)靶基因的技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)了通過侵染抽穗期旗葉影響穗部靶基因表達(dá)。4.小麥多倍化過程中Ta GASR7A/D表達(dá)受到抑制可能與其功能分化相關(guān)。利用病毒侵染小麥抽穗期的旗葉,在穗部實(shí)現(xiàn)分別瞬時(shí)過表達(dá)Ta GASR7A/B/D。瞬時(shí)過表達(dá)Ta GASR7A影響了被侵染植株穗部葉綠素合成,使植株穗部失綠;瞬時(shí)過表達(dá)Ta GASR7D影響了被侵染植株結(jié)實(shí)率;而瞬時(shí)過表達(dá)Ta GASR7B卻沒有觀察到明顯表型變化,表明Ta GASR7A/B/D的生物學(xué)功能可能存在某種差異。GASR7A和GASR7D在成為六倍體小麥的部分同源基因之后表達(dá)受到顯著抑制,推測在多倍化過程中抑制Ta GASR7A/D基因的表達(dá)可能對多倍體生長優(yōu)勢和育性提高是有益的。5.Ta GASR7A/B/D表達(dá)下調(diào)對小麥粒長性狀的影響。在不區(qū)分A、B、D的前提下,下調(diào)Ta GASR7可能對粒長和千粒重造成了一定程度的影響,但上述結(jié)果需要進(jìn)一步確認(rèn)。綜上所述,我們一方面揭示了Ta GASR7的三個(gè)部分同源基因在小麥籽粒發(fā)育和多倍化過程中表達(dá)調(diào)控機(jī)制的異同;另一方面初步探索了Ta GASR7的三個(gè)部分同源基因功能的異同,為Ta GASR7基因的實(shí)際應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：小麥 粒長 VIGS 部分同源基因
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S512.1;Q943.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 英文縮略表11-12
• 第一章 引言12-27
• 1.1 新合成異源六倍體小麥材料的理論及育種價(jià)值12-13
• 1.2 禾谷類作物籽粒性狀決定基因研究進(jìn)展13-15
• 1.2.1 水稻籽粒性狀決定基因13-14
• 1.2.2 小麥籽粒性狀決定基因14-15
• 1.3 小麥基因組研究最新進(jìn)展及其應(yīng)用15-18
• 1.3.1 小麥A基因組序列草圖公布15-16
• 1.3.2 小麥D基因組序列草圖公布16
• 1.3.3 六倍體小麥中國春 5x序列草圖公布16
• 1.3.4 基于染色體的六倍體小麥中國春序列草圖公布16
• 1.3.5 小麥及其供體種A和D基因組序列草圖的應(yīng)用16-18
• 1.4 異源六倍體小麥三個(gè)部分同源基因的表達(dá)調(diào)控研究進(jìn)展18-20
• 1.4.1 小麥E類MADS box基因的三個(gè)部分同源基因表達(dá)調(diào)控18-19
• 1.4.2 小麥重要馴化基因Q的三個(gè)部分同源基因表達(dá)調(diào)控19
• 1.4.3 小麥擴(kuò)張蛋白基因的三個(gè)部分同源基因表達(dá)調(diào)控19
• 1.4.4 DNA甲基化與小麥部分同源基因表達(dá)調(diào)控19-20
• 1.5 單子葉植物病毒誘導(dǎo)的基因沉默研究進(jìn)展20-25
• 1.5.1 用于沉默單子葉植物目標(biāo)基因的病毒系統(tǒng)21-23
• 1.5.2 通過現(xiàn)有的VIGS載體研究單子葉植物基因的功能23
• 1.5.3 VIGS--用于沉默小麥根，葉以及減數(shù)分裂組織中表達(dá)的基因23-24
• 1.5.4 VIGS--小麥穗和籽粒中的應(yīng)用以及在高分子量麥谷蛋白亞基編碼基因功能分析中的應(yīng)用24
• 1.5.5 VIGS--依賴于病毒的miRNA表達(dá)在植物基因功能分析中的應(yīng)用24
• 1.5.6 VOX--依賴于病毒的基因過表達(dá)在植物基因功能分析中的應(yīng)用24-25
• 1.5.7 VIGS--在基因組編輯技術(shù)CRISPR/Cas9系統(tǒng)中的應(yīng)用25
• 1.6 本研究的意義，，內(nèi)容與技術(shù)路線25-27
• 1.6.1 本研究的意義和內(nèi)容25-26
• 1.6.2 技術(shù)路線26-27
• 第二章 TAGASR7三個(gè)部分同源基因的表達(dá)調(diào)控機(jī)制研究27-42
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料27-28
• 2.1.1 植物材料27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)中的各種試劑、酶與耗材27
• 2.1.3 引物27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法28-32
• 2.2.1 小麥幼嫩籽粒DNA提取28
• 2.2.2 小麥幼嫩籽�？俁NA提�。ㄌ旄萍加邢薰驹噭┖校�28-29
• 2.2.3 cDNA第一鏈的合成29
• 2.2.4 Real-time PCR29
• 2.2.5 中國春小麥BAC文庫篩選29-30
• 2.2.6 TaGASR7A/B/D啟動(dòng)子序列克隆30-31
• 2.2.7 TaGASR7B啟動(dòng)子瞬時(shí)表達(dá)檢測31-32
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析32-41
• 2.3.1 TaGASR7三個(gè)部分同源基因特異引物的獲得32-33
• 2.3.2 TaGASR7三個(gè)部分同源基因在未成熟種子中的差異表達(dá)33-34
• 2.3.3 來自B基因組的GASR7B基因在合成小麥中主導(dǎo)GASR7基因的表達(dá) . 2334-37
• 2.3.4 小麥多倍化過程中GASR7三個(gè)部分同源基因的表觀遺傳調(diào)控的可能性 . 262.3.5 TaGASR7B基因啟動(dòng)子在愈傷組織和未成熟籽粒中的瞬時(shí)表達(dá)37-40
• 2.3.5 Ta GASR7B 基因啟動(dòng)子在愈傷組織和未成熟籽粒中的瞬時(shí)表達(dá)40-41
• 2.4 討論41-42
• 第三章 探索利用病毒誘導(dǎo)基因沉默方法研究TAGASR7A/B/D三個(gè)部分同源基因的功能42-53
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料42-43
• 3.1.1 植物材料42
• 3.1.2 病毒誘導(dǎo)基因沉默方法所用載體42
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)中的各種試劑、酶與耗材42
• 3.1.4 引物42-43
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法43-47
• 3.2.1 BSMV-VOX引物設(shè)計(jì)43
• 3.2.2 BSMV-VIGS引物設(shè)計(jì)43-44
• 3.2.3 VIGS片段克隆44-47
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析47-52
• 3.3.1 小麥穗部BSMV-VIGS技術(shù)體系的建立47-48
• 3.3.2 抽穗期接種病毒可能不影響結(jié)實(shí)率48
• 3.3.3 接種BSMV:TaGASR7D (VOX)對小麥結(jié)實(shí)率的影響48-49
• 3.3.4 接種BSMV:TaGASR7A (VOX)對小麥穗部葉綠素含量影響的初步觀察49-50
• 3.3.5 BSMV-VIGS植株的粒長性狀初步觀察50-52
• 3.4 討論52-53
• 第四章 全文結(jié)論53-54
• 參考文獻(xiàn)54-61
• 附錄61-63
• 致謝63-64
• 作者簡歷64

【相似文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張冬冬;小麥TaGASR7部分同源基因表達(dá)調(diào)控及其功能初步研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

本文編號：966261