论文题目: 芸薹作物杂种优势形成在基因表达水平上的分子生物学基础研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 蔬菜学
作者: 吴才君
导师: 曹家树
关键词: 芸薹,白菜,大白菜,芜菁,杂种优势,基因表达,转录图谱
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 杂种优势是生物界普遍存在的十分重要的生物学现象,并在多种动植物中得到成功地利用。芸薹属（Brassica）作物是杂种优势利用最为普遍的一类作物。为了更有效地利用杂种优势现象为人类服务,人们十分重视杂种优势产生机理的研究。国内外学者在近一个世纪对杂种优势机理的研究中做了大量的理论和实验探讨,在方法和指导思想上都有了明显的进步,不仅取得了一些进展,还提出了许多的学说。但是,杂种优势产生的机理仍然是一个末解之谜,还有许多问题需要深入研究。本研究以芸薹种（Brassica campestris L. , syn. B. rapa L.）的三个亚种,即白菜（B. campestris L. ssp. chinensis Makino）、大白菜（B. campestris ssp. pekinensis Olsson）和芜菁（B. campestris ssp. rapifera （Matzg.） Sinsk）等芸薹作物为研究对象,从基因表达差异入手,采用cDNA-AFLP技术,结合生理生化表现,对其杂种优势形成的分子生物学基础进行研究,获得的主要结果如下: （1） 从产量、品质、抗逆性,生理生化表现和分子生物学研究结果看,莲座期为芸薹蔬菜杂种优势表现最佳期,大部分产量性状、品质性状、抗逆性和生理生化指标在这一时期显示出最高的杂种优势。 （2） 以‘矮脚黄’白菜自交系（97-3-2）、‘黄心乌’自交系（003-27）、‘上海青’自交系（98-4-2）、‘黄芽菜’自交系（97-8-6）和‘白蔓菁’芜菁自交系（001-24）为亲本及其杂交所得6个F1代为材料,利用cDNA-AFLP技术,分析杂种与亲本莲座期叶片的基因差异表达类型与构成主要生物学产量性状的杂种优势关系。结果表明,基因的差异表达与杂种优势的形成有密切关系,相关分析发现双亲共沉默（ABF1）与叶片数杂种优势呈显著正相关;单亲表达沉默（UNP）与株高杂种优势呈显著正相关。 （3） 利用芸薹种的两个亚种‘矮脚黄’白菜自交系（97-3-2）ב白蔓菁’芜菁自交系（001-24）杂交建立了F2分离群体。并从256对cDNA-AFLP引物中筛选获得42对多态性引物,通过分析F2群体cDNA-AFLPs的分离以及连锁关系,构建了一个包括113个cDNA-AFLPs分子标记的分子转录图谱。该图谱由16个连锁群组成,图谱总长度为3045.2cM,标记间平均图距29.7cM。这是第一份利用cDNA-AFLP标记构建的白菜（B. campestris L. ssp. Chinensis）分子转录图谱。 （4） 首次利用白菜×芜菁转录图谱对F2群体地上部主要农艺性状进行了QTL定位和QTL效应分析。控制株高的QTL共14个,分别位于连锁群1、2、3、5、6、9和15上,其中遗传效应最大的是qPH-3-5和qPH-5-1的加显上位性效应,可增加株高9.9cm。控制叶片数的QTL共11个,分别位于连锁群1、2、6、11和15上,其中遗传效应最大的是qNL-11-1和qNL-1-31的
论文目录:
缩写词
摘要
Abstract
0 前言
1 文献综述
1.1 植物杂种优势及其机理研究进展
1.1.1 杂种优势的表现
1.1.2 杂种优势的预测
1.1.3 杂种优势的遗传基础
1.1.3.1 杂种优势的理论学说
1.1.3.2 基因表达调控与杂种优势
1.1.3.3 QTL效应与杂种优势
1.1.4 杂种优势研究展望
1.2 cDNA-AFLP技术的原理及其应用
1.2.1 cDNA-AFLP技术的原理与方法
1.2.2 cDNA-AFLP技术的特点
1.2.3 cDNA-AFLP技术的的应用
1.2.3.1 研究基因的表达特性
1.2.3.2 发展遗传标记
1.2.3.3 分离特异表达的基因
1.2.4 cDNA-AFLP技术的发展
1.3 植物分子转录图谱研究进展
1.3.1 植物分子标记转录作图概况
1.3.2 植物转录图谱的群体构建
1.3.3 构建植物转录图谱的软件
1.3.4 植物转录图谱的应用和意义
1.3.4.1 利用转录图谱可进行数量性状位点(QTL)定位研究
1.3.4.2 分子标记辅助育种研究
1.3.4.3 利用转录图谱进行目的基因的克隆
1.3.5 植物转录图谱研究展望
2 芸薹作物杂种优势的表现
2.1 材料与方法
2.1.1 实验材料
2.1.2 产量及其构成性状测定
2.1.3 品质性状测定
2.1.4 抗逆性测定
2.2 结果与分析
2.2.1 产量及其构成性状的优势表现
2.2.2 品质性状的优势表现
2.2.3 抗逆性的优势表现
2.3 讨论
2.3.1 不同的杂交组合对产量及其构成性状优势表现的影响
2.3.2 品质性状的优势表现复杂性
2.3.3 抗逆性优势表现的一致性
3 芸薹作物杂种优势形成的生理生化特征
3.1 材料与方法
3.1.1 实验材料
3.1.2 实验方法
3.1.2.1 还原糖、淀粉、丙二醛(MDA)含量测定
3.1.2.2 叶绿素含量、光合作用、呼吸速率测定
3.1.2.3 SOD、APX、CAT、G-POD活性测定
3.1.2.4 聚丙烯酰胺凝胶电泳分析
3.1.2.5 SDS-PAGE分析
3.2 结果与分析
3.2.1 不同时期不同杂交组合还原糖、淀粉、丙二醛(MDA)含量分析
3.2.2 不同时期不同杂交组合叶绿素含量、光合作用、呼吸速率比较
3.2.3 不同时期不同杂交组合SOD、APX、CAT、G-POD活性比较
3.2.4 不同时期不同杂交组合过氧化物同工酶分析
3.2.5 不同时期不同杂交组合细胞色素氧化酶同工酶分析
3.2.6 不同时期不同杂交组合酯酶同工酶分析
3.2.7 不同时期不同杂交组合的蛋白质分析
3.3 讨论
3.3.1 芸薹作物杂种优势与新陈代谢关系
3.3.2 芸薹作物杂种优势与酶活性的关系
3.3.3 芸薹作物杂种优势与同工酶和蛋白质的关系
4 芸薹作物杂交种及其亲本基因差异表达与杂种优势的关系
4.1 材料与方法
4.1.1 实验材料
4.1.2 总RNA的提取与cDNA的合成
4.1.3 cDNA-AFLP方法
4.1.4 统计分析
4.2 结果与分析
4.2.1 不同时期不同杂交组合及其亲本基因表达差异比较分析
4.2.2 莲座期自交间、变种间、亚种间杂交种和亲本间基因表达差异
4.2.3 杂交种莲座期基因差异表达类型与杂种优势的相关分析
4.3 讨论
4.3.1 杂种优势与基因表达时期
4.3.2 杂种优势在基因表达上的复杂性
4.3.3 上位效应与芸薹作物杂种优势的关系
5 芸薹作物cDNA-AFLP分子图谱的构建
5.1 材料与方法
5.1.1 实验材料
5.1.2 总RNA的提取与cDNA的合成
5.1.3 cDNA-AFLP方法
5.1.4 F_2群体cDNA-AFLP标记分离检测
5.1.5 数据的收集与编码
5.1.6 利用Mapmaker／exp Version 3.0软件在PC机上构建图谱
5.2 结果与分析
5.2.1 多态性引物筛选
5.2.2 F_2群体cDNA-AFLP标记分离
5.2.3 cDNA-AFLP分子图谱的构建
5.3 讨论
5.3.1 cDNA-AFLP的多态性作为分子标记的可行性
5.3.2 以cDNA的多态性作为分子标记的转录图谱的特点
6 QTL效应与芸薹作物的杂种优势
6.1 材料与方法
6.1.1 实验材料
6.1.2 农艺性状观察
6.1.3 数据统计分析
6.2 结果与分析
6.2.1 主要农艺性状的分离规律以及在F_2群体中的分布
6.2.2 农艺性状的基因定位和QTL分析
6.3 讨论
6.3.1 QTL效应与杂种优势
6.3.2 关于一因多效和多因一效
结论
参考文献
博士期间发表的论文及论著
发布时间: 2005-07-22
参考文献
- [1].芸薹种作物杂种优势相关机理研究[D]. 董德坤.浙江大学2007
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