在甜菜M14品系中克隆SERK与BBM基因的保守片段

论文摘要

甜菜M14品系是栽培甜菜染色体组附加了白花甜菜第九号染色体形成的单体附加系,其具有世代之间稳定的高频传递特性。经形态学、遗传学、细胞学和胚胎学鉴定,证实甜菜M14品系为兼性无融合生殖材料。理论上推测无融合生殖基因定位在附加的白花甜菜第九号染色体上。甜菜M14品系与野生多倍体无融合生殖植物材料相比较,其基因组相对较小,遗传背景相对清晰,而且附加的白花甜菜第九号染色体相对独立。因此,甜菜M14品系是极其难得的克隆无融合生殖相关基因的材料。目前,已经在胡萝卜、拟南芥、玉米、紫花苜蓿、向日葵、草地早熟禾、栽培稻、椰子、可可和中果咖啡等多种植物中分离了SERK基因;已经在甘蓝型油菜、拟南芥和紫花苜蓿中分离了BBM基因。SERK基因的表达和体细胞的成胚能力紧密相关,凡是有SERK基因表达的细胞都发育成体胚;SERK基因表达可以作为具有胚胎发生能力的体细胞的标记,是与孤雌生殖相关的基因。BBM基因在拟南芥和油菜中的异位表达可导致体细胞胚的形成;此外,BBM基因的表达还可以使外植体在没有激素的条件下再生,使叶片和花的形态方式改变。由此推测,SERK和BBM基因可能是无融合生殖相关基因。探明M14品系基因组中是否含有SERK和BBM基因,并分离这两个基因的特异片段,可以为研究甜菜M14品系无融合生殖遗传机制并最终克隆无融合生殖相关基因奠定理论和物质基础。在本研究中,利用ClustalX 1.81软件对GenBank中的胡萝卜、拟南芥和玉米SERK基因进行了多重序列比对,确定了SERK基因的保守序列。利用软件Primer Premier 5.0基于保守序列设计了一对PCR引物,从甜菜M14品系中PCR扩增了一段特异DNA片段,其与拟南芥SERK基因的同源性为81.9%,与胡萝卜SERK基因的同源性为65.5%,与玉米SERK基因的同源性为64.4%。再利用ClustalX 1.81软件对GenBank中的拟南芥和甘蓝型油菜BBM基因进行了序列双重比对,确定了BBM基因的保守序列。利用软件Primer Premier 5.0基于保守序列设计了一对PCR引物,从甜菜M14品系中PCR扩增了一段特异DNA片段,其与拟南芥BBM基因的同源性为86.6%,与油菜BBM基因的同源性为70.3%。因此,推测甜菜M14品系中可能含有SERK和BBM的同源基因。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 符号说明
• 第1章 前言
• 1.1 植物无融合生殖
• 1.1.1 无融合生殖的发现
• 1.1.2 无融合生殖的分类
• 1.2 甜菜单体附加系 M14 品系
• 1.2.1 甜菜 M14 品系的建立和特性
• 1.2.2 甜菜 M14 品系无融合生殖的机理
• 1.3 已知的两个植物生殖相关基因
• 1.3.1 SERK 基因
• 1.3.2 BBM 基因
• 1.4 寻找植物生殖相关基因的保守序列
• 1.4.1 主要生物信息学数据库
• 1.4.2 生物信息学数据库的分类及特点
• 1.4.3 生物信息学数据库的利用方法
• 1.4.4 利用生物信息学数据库寻找保守序列
• 1.5 本研究的目的及意义
• 第2章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 甜菜
• 2.1.2 试剂盒、载体和药品
• 2.1.3 缓冲液和试剂
• 2.1.4 培养基
• 2.1.5 主要仪器设备
• 2.1.6 使用的数据库及软件
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 在甜菜M14 品系中 PCR 扩增 SERK 特异片段
• 2.2.2 在甜菜 M14 品系中 PCR 扩增 BBM 特异片段
• 第3章 结果与分析
• 3.1 在甜菜 M14 品系中克隆 SERK 基因片段
• 3.1.1 植物 SERK 基因多重序列比对及 PCR 引物设计
• 3.1.2 甜菜M14 品系基因组DNA 提取
• 3.1.3 PCR 克隆甜菜 M14 品系 SERK 基因片段
• 3.1.4 甜菜M14 品系SERK 基因片段序列分析
• 3.1.5 甜菜M14 品系和栽培甜菜SERK 基因拷贝数的差异
• 3.2 在甜菜M14 品系中克隆 BBM 基因片段
• 3.2.1 植物BBM 基因序列双重比对及 PCR 引物设计
• 3.2.2 PCR 克隆甜菜 M14 品系 BBM 基因片段
• 3.2.3 甜菜M14 品系 BBM 基因片段序列分析
• 第4章 讨论
• 4.1 根据序列比对结果确定 SERK 和 BBM 基因的保守序列
• 4.2 根据SERK和BBM基因的保守序列设计PCR引物
• 4.3 在甜菜M14 品系中克隆SERK 和BBM 基因片段
• 4.4 今后要研究的问题
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文