陆地棉亚红株突变体基因定位及光合生理特性研究

论文摘要

陆地棉亚红株突变体为新近发现的棉花质量性状突变体，前期研究表明亚红株突变体具有较好的高光效特性，该性状在生产上具有很大的潜力。本研究采用亚红株突变体与正常绿株杂交构建的BC1群体作为定位群体，利用SSR，SRAP标记手段对突变性状进行标记定位，旨在找到与标记性状紧密连锁的分子标记，为以后突变基因的克隆奠定基础，同时借助图谱间共同的标记位点，实现分子遗传图谱与经典遗传图谱的整合。另外，研究突变体光合色素及花青素在不同生育期的变化，揭示亚红株耐受强光胁迫，具有较高光合作用效率的可能原因。利用亚红株与正常绿株杂交构建的BC1定位群体，采用BSA法筛选了419对SSR引物及238对SRAP引物，连锁分析显示目的性状与9个分子标记连锁：CIR393-1，CIR393-200，CIR335，NAU1362，NAU1048，BNL2634，BNL1597，melem6和me5em5，连锁群全长70.5CM，控制亚红性状基因位于NAU1362与melem6之间，标记间最小距离为8.3CM，通过对照前人棉花分子标记图谱，连锁群位于棉花第7染色体。在棉花不同生育期分别测定亚红株突变体，正常绿株及其他们杂交F1代叶片光合色素及花青素含量，研究表明亚红株突变体光合色素（叶绿素和类胡萝卜素）与正常株相比未发生缺失，不属于光合色素缺失类型。但是花青素含量有较大差异，亚红株花青素含量要高于正常株，所以亚红株突变体应为花青素突变类型。利用RT-PCR方法对亚红株、正常绿株和经典红株花青素关键酶转录表达分析显示，CHS，F3H，DFR基因在三者中都能表达，但是表达量存在差异，这说明导致叶片花青素含量变化的根源可能是花青素合成途径上游调控基因的差异。对亚红株突变体光响应曲线测定表明在强光下比绿株有更好的光合作用效率，这可能是花青素在光合作用过程中起到了相应的光保护作用，抵御强光，使得叶绿体免受损伤。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 缩略词
• 第一章 文献综述
• 1 色素突变性状研究
• 1.1 棉花色素性状遗传规律研究
• 1.2 花青素突变体的生理生化特性研究
• 1.2.1 花青素的合成途径及其调控
• 1.2.2 花青素在植物逆境中的光保护作用
• 1.2.3 花青素对紫外线损伤的保护
• 1.2.4 花青素对自由基的作用
• 2 DNA 分子标记在作物遗传育种中的应用
• 2.1 DNA 分子标记概述
• 2.1.1 RFLP
• 2.1.2 RAPD
• 2.1.4 AFLP
• 2.1.5 SRAP
• 2.1.6 SNP
• 2.1.7 EST
• 2.2 DNA 分子标记技术的应用
• 2.2.1 植物分类学及遗传多样性研究
• 2.2.2 分子图谱构建和基因克隆
• 2.2.3 基因定位
• 2.2.3.1 质量性状的基因定位
• 2.2.3.2 数量性状的基因定位
• 2.2.4 分子标记辅助育种选择
• 2.2.5 品种鉴定
• 3 棉花基因组研究进展
• 3.1 棉属的进化
• 3.2 棉花的分子图谱的构建及基因定位
• 4 本研究的目的及意义
• 第二章 陆地棉亚红株突变体的遗传及基因定位
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 作图群体的构建和形态标记调查
• 1.3 棉花总 DNA 提取
• 1.4 SSR 分析
• 1.4.1 SSR 引物
• 1.4.2 SSR 反应体系和 PCR 程序
• 1.4.3 SSR 扩增产物的 PAGE/银染检测
• 1.5 SRAP分析
• 1.5.1 SRAP引物
• 1.5.2 SRAP反应体系和PCR程序
• 1.5.3 SRAP扩增产物的PAGE/银染检测
• 1.6 亚红株突变基因定位及遗传连锁图的构建
• 1.6.1 标记基因型数据收集和分离比检测
• 1.6.2 遗传连锁分析
• 1.6.3 分子标记连锁群的染色体定位
• 2 结果与分析
• 2.1 遗传分析
• 2.1.1 亚红叶经典遗传方式分析
• 2.1.2 亚红叶与絮色的连锁分析
• 2.2 突变基因的定位
• 第三章 陆地棉亚红株突变体光合生理特性研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 光合色素含量测定
• 1.3 花青素含量测定
• 1.4 光响应曲线的测定
• 1.5 花青素合成途径关键酶表达分析
• 1.5.1 花青素合成途径中3个关键酶引物设计
• 1.5.2 棉花总RNA的提取
• 1.5.2.1 棉花总RNA提取前的准备
• 1.5.2.2 棉花总RNA提取步骤:
• 1.5.3 RNA质量和含量测定
• 1.5.4 RT-PCR及花青素合成途径中关键酶表达量分析
• 2 结果与分析
• 2.1 亚红株突变体叶色的表达特性
• 2.2 亚红株突变体光合色素含量变化
• 2.3 亚红株突变体花青素含量的测定
• 2.4 亚红株突变体光响应曲线的测定
• 2.5 亚红株突变体花青素合成途径中关键酶的表达分析
• 4 讨论
• 4.1 亚红突变基因精细定位的推断
• 4.2 亚红株突变的机理
• 4.3 亚红株突变体高光效的原因
• 全文小结
• 参考文献
• 致谢
• 完成与发表的文章