空间飞行诱发水稻基因组不稳定序列特征分析

论文摘要

空间辐射包括电子、质子、重离子等电离辐射。电离辐射能够引起基因组不稳定,即细胞受到辐射后,在被辐射的细胞的多世代中仍出现基因组突变率增加,引起后代延迟突变。基因组不稳定表现为基因突变、微卫星不稳定等。经神舟6号载人飞船飞行搭载后水稻种子于地面连续种植,在第三代中发现紫色突变。将紫色突变植株种植,后代出现紫色和绿色性状分离现象,表明空间飞行能够诱发水稻紫色突变表型不稳定遗传,这种表型的不稳定性可能是基因组的不稳定导致。为探索空间飞行引起水稻基因组不稳定的序列特征和分子机理,本研究利用AFLP技术,对空间环境引起水稻叶色突变植株进行了基因组突变位点扫描,研究多态性位点的序列特征,并检测多态性位点在后代中的遗传或突变情况。实验结果检测到29个多态位点,对其中20个测序后比对水稻基因组序列,发现14个位点(70%)位于水稻基因组非基因区,5个位点(25%)位于基因区,1个位点(5%)与现有水稻基因组序列不匹配,表明空间飞行引起的水稻基因组不稳定主要发生在非基因编码区。检测其中8个突变位点紫色和绿色同源植株的突变序列特征,得到34个点突变、1个微卫星序列异常和4处缺失突变。相同方法检测M4代紫色和绿色植株,发现点突变增至43个,其中10个位点(23.26%)稳定遗传,19个位点(44.19%)与颜色性状共发生。本次研究发现空间飞行能够诱发基因组不稳定,水稻的紫色突变可能是空间引起基因组不稳定的表现；空间飞行引起水稻基因组不稳定主要发生在非基因编码区,主要突变类型为点突变,其他突变类型包括微卫星序列重复数改变和小片段缺失；本次研究为从分子机理解释空间生物学效应表现提供了有价值的数据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 空间辐射环境
• 1.2 空间辐射生物学效应
• 1.2.1 辐射生物学效应
• 1.2.2 空间辐射诱变研究进展
• 1.3 辐射诱发基因组不稳定
• 1.3.1 延迟基因突变
• 1.3.2 微卫星序列的改变
• 1.4 分子标记在基因组学中的应用
• 1.4.1 AFLP分子标记技术原理和特点
• 1.4.2.AFLP分子标记技术的应用
• 1.5 本文研究的目的和意义
• 第2章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 试剂与仪器
• 2.2.1 实验试剂及配制
• 2.2.2 主要实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 水稻基因组DNA的提取
• 2.3.2 AFLP扩增反应
• 2.3.3 聚丙烯酰胺凝胶电泳
• 2.3.4 差异位点回收及纯化
• 2.3.5 转化与克隆测序
• 2.3.6 多态性位点的再验证和在第四代中验证
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 水稻的紫色表型突变
• 3.2 水稻基因组提取
• 3.3 AFLP多态性筛选与多态位点测序
• 3.4 多态位点的验证
• 3.5 基因组不稳定性在第四代中验证
• 结论和展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢