谷子Ms～（ch）基因的分子标记及psbA基因的鉴定

论文摘要

谷子是我国主要杂粮作物之一,营养平衡、丰富,秸秆又可做优质饲草,且具有耐旱、耐瘠薄等特点,是干旱少雨地区的首选作物。随着两部大开发战略的实施,种植业结构调整,谷子的生产呈现出新的发展势头。近年来,我国在杂种优势的利用及谷子抗除草剂等育种方面取得了多方面显著的成绩,这就为在分子水平上研究其雄性不育与抗除草剂特性的遗传机制奠定了扎实的材料基础。而从分子水平解析谷子雄性不育与抗除草剂特性的遗传机制又将促进其遗传育种研究整体水平的提高。 本研究首次运用AFLP技术对谷子显性雄性不育基因Msch进行分子标记,实验选用Msel和Pstl对谷子基因组双酶切,用父本、母本、可育池和不育池对400对引物组合进行筛选,共有4对引物组合P17/M37、P21/M42、P21/M52和P35/M52在亲本及可育池和不育池之间扩增出稳定的多态性条带。然后,用150株1:1群体的单株进一步对与雄性不育连锁的4个初选标记进行单株验证,结果发现有2个标记（P21/M42和P21/M52）与不育基因表现出松散的连锁关系,予以剔除。而与不育基因紧密连锁的2个标记（P17/M37和P35/M52）,分别扩出224bp和208bp的片段。用Mapmaker 3.0软件对实验数据进行处理、计算,结果显示2个标记P17/M37和P35/M52与不育基因Msch的遗传距离分别为2.1cM和1.4cM,是分布于不育基因的同一侧的AFLP标记,两个标记间的遗传距离为0.7cM。这两个分子标记的确定,为进行分子标记选择育种、图位克隆、染色体定位等奠定了基础。在此基础上,我们将与不育基因Msch连锁的2个AFLP标记转化为SCAR标记,这样就可以更加快速的鉴定转育后代,加速不育系的选育进程,使之在分子标记辅助育种中更为经济、快捷、实用。 另外,本实验室用花粉作载体将源于近缘野生种细胞质的抗除草剂“阿特拉津”基因转移到谷子中,已获得成功。本研究对谷子2个抗阿特拉津品种（通过花粉转入的细胞质抗除草剂“阿特拉津”基冈）和3个感阿特拉津品种（普通栽培种）的psbA基因的克隆,并对克隆片段进行测序比较,发现抗阿特拉津谷子psbA基因编码区的第790个碱基由A突变成G,从而导致psbA基因编码的第264位氨基酸密码子由AGT变成了GGT,相应的氨基酸由丝氨酸变为苷氨酸。从分子水平上进一步证明了细胞质抗除草剂“阿特拉津”基因是可以通过花粉进行转移的。

论文目录

• 第一章 前言
• 1 “ch型”谷子核不育的研究进展
• 1.1 “Ch型”不育系的发现及细胞学研究
• 1.2 “Ch型”不育材料的应用
• 2 主要分子标记技术
• 2.1 AFLP技术的发展及其基本原理
• 2.1.1 AFLP技术的关键
• 2.1.2 AFLP技术的特点
• 2.2 SCAR标记的技术原理
• 3 植物雄性不育相关基因的标记定位研究
• 3.1 育性相关基因的遗传学定位
• 3.2 育性相关基因性状标记分析
• 3.3 育性相关基因的分子标记
• 4 分子标记技术在谷子上的应用
• 5 谷子抗阿特拉津（Atrazine）基因psbA的研究
• 5.1 谷子抗除草剂研究的重要意义
• 5.2 抗除草剂基因的作用机理
• 5.2.1 按作用机理的不同，抗除草剂基因主要有3种类型
• 5.2.2 抗阿特拉津基因的作用机理
• 5.3 抗除草剂阿特拉津谷子种质资源的获得与应用
• 5.4 psbA基因的研究
• 5.4.1 psbA基因
• 5.4.2 psbA基因与抗阿特拉津
• ch的AFLP标记及SCAR标记的转化'>第二章 谷子显性不育基因Ms^ch的AFLP标记及SCAR标记的转化
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 谷子基因组DNA的提取
• 1.2.2 AFLP选择性扩增
• 1.2.3 聚丙烯酰胺胶中差异片段的回收
• 1.2.4 PCR产物的纯化
• 1.2.5 序列测定与分析
• 1.2.6 SCAR标记
• 2 结果与分析
• 2.1 田间育性鉴定
• 2.2 DNA浓度、纯度和质量的检测
• ch连锁的AFLP标记分析'>2.3 与不育基因Ms^ch连锁的AFLP标记分析
• 2.3.1 构建不育、可育池
• 2.3.2 筛选显性不育基因连锁的AFLP标记
• 2.3.3 用1:1群体对筛选到的标记进行验证
• 2.3.4 数据处理
• 2.4 SCAR标记分析
• ch连锁的AFLP标记的片段回收、扩增及测序'>2.4.1 不育基因Ms^ch连锁的AFLP标记的片段回收、扩增及测序
• 2.4.2 将AFLP标记转化为SCAR标记
• 2.5 讨论
• 第三章 谷子叶绿体阿特拉津抗、感基因psbA的克隆
• 1 材料和方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 叶绿体DNA的提取
• 1.2.2 引物
• 1.2.3 基因组PCR扩增
• 1.2.4 PCR产物的纯化和琼脂糖胶回收
• 1.2.5 在质粒载体中进行DNA克隆
• 1.2.6 碱裂解法少量提取质粒
• 1.2.7 碱裂解法大量提取质粒
• 1.2.8 序列分析
• 1.2.9 序列比对和系统发育树的构建
• 2. 结果与分析
• 2.1 基因组DNA的质量与浓度检测
• 2.2 psbA基因扩增片段的回收及检测
• 2.3 抗、感谷子psbA基因序列及其推演的氨基酸序列的分析比较
• 2.4 谷子psbA基因与其它植物psbA基因的核苷酸、氨基酸序列的比较
• 2.5 psbA基因的系统发生关系
• 3 讨论
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢