空间搭载引起水稻当代基因组变化特点的分析

论文摘要

以往对航天诱变水稻突变体的基因组分析证实,空间环境可以引起水稻基因组的多态性改变,为进一步研究空间环境引起水稻当代基因组突变的特点和规律,本课题将神舟六号飞船搭载水稻北京红和莲粳一号的种子返回地面后,于2006年4月在大连市特种粮研究所基地进行田间种植,同时种植未经搭载的同品系水稻作为地面实验对照,在水稻生长的成熟期对当代植株的新鲜叶片进行取材,利用AFLP分子标记技术对此次空间搭载的两个水稻品种当代材料进行基因组层面的分析,探讨空间环境引起水稻当代材料基因组DNA变化的特点。对北京红和莲粳一号未经搭载的地面对照水稻各8个单株采用4对引物组合进行AFLP扩增分析,发现两个品系地面对照单株之间的基因组多态性分别为0～0.6%和0～0.5%;采用16对引物组合在北京红和莲粳一号空间搭载的各20个当代植株中分别检测到749、673个位点,平均每对引物组合扩增50个左右的位点,扩增到的单株差异位点数的范围分别为7～49、8～30,两个品系空间处理各单株间的基因组DNA的多态性分别为0.93%～6.54%、1.19%～4.46%,都比其地面对照水稻单株之间的差异率高,实验结果表明空间环境能导致太空搭载水稻当代植株基因组产生较大范围的变化。对AFLP扩增出的两个空间搭载水稻品系各20个单株的基因组差异率进行比较分析,发现莲粳一号的突变率普遍高于北京红。这一结果反映了空间诱变效率与受试材料的基因型有关,不同基因型材料对空间条件刺激的反应程度不同。此外,不同引物组合扩增的位点数目差别很大,其中引物组合E-CC/M-TG扩增位点数最少,E-AG/M-AT引物组合扩增位点数最多;16种引物组合在北京红和莲粳一号空间处理的当代植株中扩增出的差异条带数也不尽相同,在两个品系中差异DNA片段扩增效率都较高的引物组合有E-CA/M-AG,E-CC/M-AG;而引物组合E-AG/M-AT和E-AG/M-AA的差异片段扩增效率均较低,可能不同的引物组合的识别位点在基因组上的分布存在差异,导致产生数目不同的扩增位点。本文研究的结果丰富了人们对空间环境导致生物体产生遗传变异的特点和规律的认识。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 空间生物学
• 1.1.1 空间生物学概述
• 1.1.2 空间环境特点及诱变因素
• 1.1.3 空间环境的诱变效应
• 1.1.4 突变热点区域研究进展
• 1.2 空间诱变水稻材料的分子生物学研究
• 1.2.1 水稻基因组学研究
• 1.2.2 常用分子标记
• 1.2.3 AFLP分子标记技术在水稻中的应用优势
• 1.3 本文研究的目的和意义
• 第2章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 水稻材料
• 2.1.2 主要试剂及酶
• 2.1.3 主要仪器设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 常用试剂及配方
• 2.2.2 AFLP引物的设计与合成
• 2.2.3 水稻基因组DNA的提取
• 2.2.4 0.8%琼脂糖凝胶电泳
• 2.2.5 DNA浓度的测定
• 2.2.6 AFLP扩增反应
• 2.2.7 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳
• 2.2.8 差异条带回收和纯化
• 2.2.9 感受态的制备
• 2.2.10 差异片段的克隆测序
• 第3章 实验结果与分析
• 3.1 基因组DNA的提取和浓度测定
• 3.2 模板DNA制备
• 3.3 酶切片段扩增
• 3.4 扩增产物的聚丙烯酰胺凝胶电泳分析
• 3.4.1 地面对照单株多态性分析
• 3.4.2 空间搭载处理水稻种子当代植株的基因组多态性分析
• 3.5 差异片段的克隆
• 3.5.1 差异条带DNA的回收及纯化
• 3.5.2 突变DNA的克隆
• 3.6 讨论
• 3.6.1 空间环境能引起太空搭载当代材料基因组DNA的变化
• 3.6.2 不同基因型水稻对空间环境的反应差异
• 3.6.3 引物组合扩增效果分析
• 3.6.4 空间搭载诱导变异的深入分析
• 3.6.5 AFLP及相关技术分析
• 3.6.6 展望
• 结论
• 参考文献
• 附录A 载体pMD18-T simple vector图谱
• 攻读学位期间公开发表学术论文情况
• 致谢
• 研究生履历