论文题目: 玉米杂交种及其亲本苗期根系基因差异表达分析及差异表达EST定位
论文类型: 博士论文
论文专业: 作物遗传育种
作者: 鞠传丽
导师: 李建生
关键词: 玉米根系,杂种优势,基因差异表达,染色体定位,转录因子
文献来源: 中国农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 玉米是杂种优势表现明显并有巨大经济效益的作物,也是杂种优势遗传学和分子生物学研究的模式植物。根系在固定和支持植株生长,吸收、运输水和肥等方面具有十分重要的作川,根系还直接或间接地影响玉米产量性状。玉米苗期根系作为一个相对简单的理要器官,是数量性状的杂种优势机理研究的理想材料之一。本研究的目的是以玉米苗期根系为实验材料,分析同一发育时期杂交种和亲本根系基因的表达谱,试图从基因表达的水平探讨杂种优势的生物学基础。 本研究以玉米强优势杂交种Yuyu22及其亲本(Zong3和87-1)的苗期根系为实验材料,采用抑制差减杂交法(SSH)构建了杂交种和两个亲本的正向和反向共四个差减cDNA文库。差异筛选、测序并去除重复序列后,从530个测序结果中共获得了295个非冗余的差异表达EST序列。对其功能分类的统计结果表明,有45%的差异表达基因为功能未知或新发现的EST:可推测功能的EST中,包括13%的基础代谢相关基因,9%的转录及调控相关基因(包括6.4%的转录因子),6%的信号转导相关基因,4%的细胞生长和分裂相关基因,5%的蛋白加工相关基因等。 对14个功能涉及转录调控,细胞分裂,信号转导等差异表达基因的RT-PCR分析表明,有7个基因的差异表达模式与SSH结果一致。14个基因中有4个为杂交种超亲表达:1个为杂交种中亲表达:4个为杂交种偏低亲表达:5个为杂交种偏高亲表达,其中偏向Zong3表达的有4个,偏向87-1表达的有1个。实时荧光定量PCR分析表明,CR2806和CR4C09的差异表达模式与SSH结果一致,分别为杂交种偏低亲Zong3表达和杂交种超亲表达。 采有CAPS和STS标记,将12个差异表达的EST定位于玉米第1,2,4,6,7,9和10号染色体。将这12个标记加到本实验室构建的遗传连锁图谱上以后,通过复合区间作图法检测到8个影响苗期根系性状的OTL。进一步的分析发现,定位于第1染色体的差异表达EST CR2E08 位于发芽后4天根系的总根长、根表面积和根体积的QTL区间内。该标记的增加使得根体积QTL的LOD值及可解释的表型变异明显增加。 以玉米cDNA芯片杂交中杂交种和亲本差异表达的EST序列A1770808为基础,通过RT-PCR方法,获得了两个包含相同开放阅读框的MYB转录因子:ZmMYBL1和ZmMYBL2。序列分析表明ZmMYBL,编码典型的R2R3-MYB蛋白:Southern杂交分析表明该基因在玉米基因组中可能以单拷贝形式存在,为多基因家族的成员之 ;RT-PCR分析表明该基因的表达有明显的组织特异性,并且在杂交种的根系、茎间和叶片中的表达量均低于亲本;用Yuyu22重组自交系群体,将ZmMYBL1初步定位在玉米染色体bin 7.03处,SSR标记bnlg339和umc1865之间;同时对玉米苗期根系平均直径的一个QTL也定位在第7染色体标记ZmMYBL1和umcl865之间。R2R3-MYB类转录因子的表达分析表明,该家族的其它成员参与了交种和亲本的差异表达。
论文目录:
中文摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 作物杂种优势机理的研究进展
1.1.1 杂种优势的遗传学基础
1.1.2 基因表达调控与杂种优势
1.1.3 候选基因法与杂种优势
1.2 玉米根系性状的研究进展
1.2.1 玉米根系的功能
1.2.2 玉米根系的结构
1.2.3 玉米根系性状的遗传
1.2.4 玉米根系性状的分子生物学
1.3 植物MYB转录因子的研究进展
1.3.1 植物MYB转录因子的结构特点及分类
1.3.2 植物MYB转录因子的功能研究
1.4.3 植物MYB转录因子结构与功能的相互关系
1.3.4 植物MYB转录因子的进化
1.4 立题依据和研究目的
1.4.1 立题依据
1.4.2 研究目的
第二章 玉米杂交种和亲本根系差异表达EST的分离及克隆
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 根系形态指标调查.15
2.1.3 总RNA的提取及Poly(A)RNA的分离
2.1.4 抑制差减杂交(SSH)及差减cDNA文库的构建
2.1.5 差减cDNA文库的差异筛选
2.1.6 差异cDNA片段的序列分析
2.1.7 差异表达基因的半定量RT-PCR
2.1.8 差异表达基因的实时荧光定量PCR
2.2 结果与分析
2.2.1 玉米苗期根系杂种优势的形态学
2.2.2 抑制差减效率分析
2.2.3 差减cDNA文库构建及差异筛选
2.2.4 差异表达基因的同源序列比对结果
2.2.5 差异表达基因的功能分类
2.2.6 差异表达基因的半定量RT-PCR分析
2.2.7 差异表达基因的实时荧光定量PCR分析
2.3 讨论
2.3.1 杂交种与亲本基因的差异表达
2.3.2 与转录调控有关的差异表达基因
2.3.3 与细胞分裂有关的差异表达基因
2.3.4 其他一些差异表达基因
第三章 差异表达EST定位及根系性状QTL分析
3.1 材料与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 差异表达EST的染色体定位
3.1.3 玉米苗期根系性状的QTL定位
3.2 结果与分析
3.2.1 差异表达EST在亲本及重组自交系群体中的多态性
3.2.2 差异表达EST在重组自交系群体中的定位
3.2.3 根系性状的QTL定位及其效应分析
3.3 讨论
3.3.1 差异表达EST染色体定位的方法
3.3.2 差异表达EST与Yuyu22重组自交系产量性状QTL的共定位
3.3.3 差异表达EST与水稻产量及根系性状QTL位置的比较
3.3.4 差异表达EST的染色体定位与杂种优势研究
第四章 转录因子ZmMYBL1的克隆、差异表达及染色体定位分析
4.1 材料与方法
4.1.1 实验材料
4.1.2 RT-PCR获得全长cDNA
4.1.3 ZmMYBL1的Southern杂交
4.1.4 ZmMYBL1的半定量RT-PCR
4.1.5 ZmMYBL1的染色体定位
4.1.6 根系性状的QTL定位
4.1.7 R2R3-MYB类转录因子的半定量RT-PCR
4.2 结果与分析
4.2.1 转录因子ZmMYBL1的克隆
4.2.2 ZmMYBL1的序列分析
4.2.3 ZmMYBL1的Southern杂交分析
4.2.4 ZmMYBL1的组织表达分析
4.2.5 ZmMYBL1的染色体定位
4.2.6 根系平均直径的QTL定位及效应分析
4.2.7 R2R3-MYB类转录因子的表达分析
4.3 讨论
主要结论
参考文献
附录 常用的实验方法
致谢
发布时间: 2006-04-05
参考文献
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