论文题目: 玉米耐旱主效QTL定位与候选基因鉴定
论文类型: 博士论文
论文专业: 作物遗传育种
作者: 郝转芳
导师: 张世煌,李新海
关键词: 玉米,耐旱性,候选基因
文献来源: 中国农业科学院
发表年度: 2005
论文摘要: 玉米（Zea Mays L.）是重要的粮、经、饲作物。但是,在干旱与半干旱地区,水资源短缺一直制约着玉米产量的进一步提高。近些年,随着分子生物学技术在作物遗传育种领域的广泛应用,尤其是通过分子标记技术和分子生物统计方法相结合,对数量性状位点（QTL）进行了大量定位研究,为突破常规耐旱育种模式,探讨玉米耐旱的遗传机制和作用方式提供了新的思路。通过进一步对QTL定位方法的优化组合和定位结果的筛选验证,并且与功能基因组学技术和比较基因组学手段相结合,探讨与植物耐旱性相关的功能基因,为揭示玉米耐旱遗传机理提供契机,从而为耐旱遗传研究与标记辅助育种奠定初步的基础。 在本研究中,利用SSR和AFLP分子标记对X178（国内耐旱玉米自交系）xB73（不耐旱自交系）杂交后获得的234个F2单株进行标记分析,采用Kosambi作图函数进行重组率转换和MapMaker/EXP3.0软件进行误差检测,构建了玉米SSR标记框架连锁图谱和相对饱和的遗传连锁图谱,为以后的耐旱QTL定位研究奠定基础。随后,在F2群体中套袋姊妹交获得相应的F2:3家系,在田间进行耐旱表型鉴定,分别于2002年山西临汾、2003年山西临汾和2003年海南三亚在干旱胁迫（WS）与灌溉处理（WW）条件下对F2:3家系的雌雄开花间隔（ASI）、结穗率（ESP）和籽粒产量（GY）进行田间表型鉴定。根据测定结果,采用MapMaker/QTL1.1软件的区间作图法和QTLCartographer2.0软件的复合区间作图法以及EPISTACY2.0软件的两两位点互作方差分析法,对影响玉米耐旱性的QTL进行定位与分析。最后,与参考文献中对玉米耐旱QTL定位的资料相整合,初步确定玉米耐旱性的主效QTL。 为进一步了解耐旱基因的表达模式和作用方式,以及最终实现QTL的克隆,采用cDNA-AFLP技术分析了玉米在苗期和开花期干旱胁迫下的耐旱差异表达序列。本文还采用比较基因组方法,利用玉米和水稻在标记水平上的同源性,对部分耐旱表达差异序列进行了初步的遗传定位,以发掘玉米耐旱的功能候选基因,主要获得以下结果: 1.将LOD阈值设定在5以上,使用135个在两个亲本之间表现多态性的SSR标记,对234个F2单株进行基因型测定,继而用其中的130个SSR标记优先构建了玉米的高精度遗传框架连锁图谱。框架图谱全长为1537.1cM,标记之间平均遗传距离是12.81cM。然后在LOD阈值降为3的情况下,增加119个显性的AFLP标记,构建了玉米的饱和遗传连锁图谱。增加AFLP标记位点以后的图谱全长为1703.7cM,标记间平均遗传距离为7.13cM,标记之间平均遗传距离小于20cM的达92.1%,该相对饱和的遗传图谱为玉米遗传研究与耐旱QTL的定位奠定了基础。在对标记进行遗传分析的过程中,观察到某些分子标记发生了偏分离,在染色体1、2、5、8、10上找到了一些偏分离热点区域。同时,在对AFLP标记位点定位过程中,提出并讨论了一种使AFLP作为共显性标记的新记载方法,为在标记辅助育种上扩大应用AFLP标记提供了一种新思路。 2.对234个F2:3家系和两个亲本在三个地点、两种水分处理条件下的雌雄开花间隔（ASI）、结穗率（ESP）和籽粒产量（GY）的观察值进行统计分析,发现各性状在不同的环境条件下都表现出较好的一致性,耐旱亲本X178在干旱胁迫下的表现优于另一个亲本B73,说明观察数据的真实可用。从各个性状在不同环境条件下的最大值、最小值和两个亲本之间的比较来看,后代群体出现超亲分离,群体内各家系之间出现较大变异。各个性状在WS与WW下的相关性都达到了极显著水平,而且不同性状在不同地点也达到了显著或极显著的水平。性状的方差分析表明,群体
论文目录:
第一章 引言
1.1 作物抗旱性概述
1.1.1 干旱对玉米生长的影响
1.1.2 玉米耐旱研究背景
1.1.3 玉米耐旱性的鉴定标准
1.2 作物耐旱性的数量性状位点
1.2.1 数量性状位点简介
1.2.2 QTL定位的原理和方法
1.2.3 遗传连锁图谱的构建
1.2.4 玉米耐旱相关性状的QTL定位及遗传分析
1.2.5 QTL分析中需要注意的问题与应用前景
1.2.6 玉米耐旱性分子标记辅助选择
1.3 耐旱候选基因克隆策略
1.3.1 候选基因的概念及研究进展
1.3.2 玉米功能基因组研究
1.3.3 生物信息学在玉米耐旱研究中的应用
1.3.4 比较基因组学在玉米耐旱研究中的应用
1.4 立题意义与技术路线
1.4.1 立题意义
1.4.2 技术路线
第二章 玉米饱和遗传连锁图谱的构建及相关标记特征
2.1 前言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验方法
2.3 结果与分析
2.3.1 SSR和AFLP标记的多态性统计
2.3.2 偏分离的统计分析
2.3.3 玉米遗传连锁图框架和饱和图谱的构建
2.3.4 AFLP共显性分析
2.4 讨论
2.4.1 玉米饱和遗传连锁图谱的实用性分析
2.4.2 分子标记的偏分离统计及其对QTL定位的影响
第三章 玉米耐旱QTL定位与分析
3.1 前言
3.2 材料与方法
3.2.1 试验材料
3.2.2 田间试验和性状调查
3.2.3 数据分析和QTL定位
3.2.4 玉米耐旱通用QTL的发掘
3.3 结果与分析
3.3.1 F_(2：3)群体和亲本的表型分析
3.3.2 玉米耐旱QTL分析
3.3.3 发掘玉米耐旱通用QTL
3.3.4 主效QTL的精细定位与分析
3.4 讨论
3.4.1 QTL定位方法与图谱饱和度对QTL定位结果的影响
3.4.2 玉米耐旱主效QTL的发掘与应用
3.4.3 上位性效应在玉米耐旱研究中的作用
3.4.4 通用耐旱QTL在耐旱研究中的作用
第四章 利用cDNA-AFLP技术研究玉米水分胁迫诱导基因的表达
4.1 前言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验材料
4.2.2 材料培养与处理
4.2.3 实验方法
4.2.4 差异表达序列的引物设计与扩增
4.2.5 玉米耐旱差异表达序列的比较基因组学
4.3 结果与分析
4.3.1 取样
4.3.2 总RNA的浓度、纯度鉴定
4.3.3 双链cDNA的检测
4.3.4 耐旱差异表达片段的筛选
4.3.5 差异表达片段的回收
4.3.6 差异表达片段的序列比对与分析
4.3.7 与耐旱相关的差异表达片段的引物设计
4.3.8 与水稻基因组比较定位
4.4 讨论
4.4.1 耐旱候选基因的确定和验证
4.4.2 玉米与水稻的比较基因组学研究来定位基因
第五章 结论
5.1 玉米饱和遗传连锁图谱的构建
5.2 玉米耐旱相关性状的QTL定位与耐旱主效QTL发掘
5.3 玉米耐旱相关的dESTs发掘与染色体初步定位
参考文献
附录
致谢
作者简历
发布时间: 2005-09-05
参考文献
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