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玉米BT2基因、RbcS基因克隆及等位杂合位点杂种优势分析

作　者: 李峰
导　师: 尚勋武；王化俊
学　校: 甘肃农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 玉米 自交系 BT2基因 RbcS基因 克隆 农艺性状 等位杂合位点 表达量 杂种优势
分类号: S513
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


BT2基因是控制ADGPPase小亚基的结构基因,ADGPPase的作用是在作物淀粉合成过程中,将来自光合作用的葡萄糖-1-磷酸和ATP转变成ADP葡萄糖(ADP-Glc)和ADP,其中ADP-Glc是合成淀粉的底物。RbcS基因是控制Rubisco小亚基的结构基因,Rubisco是植物光合作用的关键酶。本研究对玉米的9个自交系及其杂交种的田间产量性状进行了分析,同时克隆了9个玉米自交系的BT2基因和8个玉米自交系的RbcS基因。通过序列分析及RT-PCR表达量分析,结合F1代的田间性状表现,寻找可能引起杂种优势变化的等位杂合位点。为杂种优势的机理研究和利用提供依据。主要研究结果如下:1. 5个产量性状在35个杂交种中均达到了显著性差异;对35个杂交种的中亲优势分析发现,只有穗重1个性状的中亲优势平均值超过50%,穗长和穗重的优势均为正向优势,而行粒数、百粒重和穗粒重均有部分负向优势。各性状优势变异范围大小顺序为穗粒重>穗重>行粒数>百粒重>穗行数;在对不同性状进行方差分析中得出,对穗长影响比较大的自交系有LX9801、137和郑58;对产量影响较大的自交系有郑58、昌7-2、87-1和LX9801。2.在9个玉米自交系中,BT2基因共有4个有效突变位点,分别是第9、235、324和376个碱基位点;RbcS基因共有5个有效突变位点,分别在第48、142、353、412和601个碱基位点。9个自交系BT2基因对应蛋白质的基本特性和结构没有显著差异,8个自交系RbcS基因对应蛋白质的基本特性没有显著差异,LX9801的蛋白质结构与其他7个自交系的蛋白质结构存在差异。3.对BT2基因和RbcS基因在不同位点的杂合状态和纯合状态的相对表达量分析发现:BT2基因的4个有效变化位点中,235位点和324位点的突变,导致了BT2基因表达量降低;376位点的突变,导致BT2基因的表达量增高;9位点的碱基缺失只引起了部分杂合组合的表达量增高,所以推测9位点的缺失对BT2基因的表达量影响较小。RbcS基因的5个有效变化位点中,49位点和353位点的变化引起了RbcS基因表达量的降低;142位点的变化导致了RbcS基因表达量的升高;412位点和601位点的变化对RbcS基因表达量的影响较小。4.综合各个杂合位点的表达量和田间性状的显著性发现,BT2基因在第376位点对应的杂合组合在行粒数、百粒重和穗重三个产量性状为正向优势,同时表达量分析为杂合组合的高于纯合组合,所以推测376位点的杂合有利于行粒数、百粒重和穗重的增大。RbcS基因不同杂合位点对应的不同产量性状分析中得出,第142位点对应的杂合组合在穗长、行粒数、穗粒重和穗重三个产量性状为正向优势,同时表达量分析为杂合组合的高于纯合组合,推测142位点的杂合有利于穗长、行粒数、穗粒重和穗重的增大。

全文目录


摘要  2-4
Summary  4-7
第一章 文献综述  7-19
  1 杂种优势的利用简史与现状  7-8
  2 杂种优势机理研究  8-14
    2.1 显性基因连锁假说  8-9
    2.2 超显性假说  9
    2.3 核质基因组互作与杂种优势  9
    2.4 杂种自组织理论  9
    2.5 遗传振动合成学说  9-10
    2.6 基因的差异表达与杂种优势  10-11
    2.7 调控基因的表达与杂种优势  11
    2.8 DNA 甲基化与杂种优势  11-12
    2.9 等位基因与杂种优势  12-13
    2.10 其他假说  13-14
  3 BT2 基因和RbcS 基因的分子生物学研究进展  14-17
    3.1 ADPGPPase（腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶）及BT2 基因研究进展  14-15
    3.2 RUBP 羧化酶及RbcS 基因研究进展  15-17
  4、本研究的目的意义  17-19
第二章 5 个玉米产量有关性状的杂种优势表现  19-26
  2.1 材料与方法  19-20
    2.1.1 试验材料  19
    2.1.2 试验方法  19-20
    2.1.3 数据统计与分析  20
  2.2 结果与分析  20-25
  2.3 结论  25-26
第三章Bt2 基因、RbcS 基因克隆及等 位杂合位点分析  26-53
  3.1 材料  26-27
    3.1.1 植物材料  26
    3.1.2 菌种  26
    3.1.3 酶和试剂  26
    3.1.4 培养基  26-27
  3.2 方法  27-33
    3.2.1 总RNA 提取  27-28
    3.2.2 RT-PCR 扩增BT2 基因和RbcS 基因cDNA  28-29
    3.2.3 PCR 扩增片段回收  29-30
    3.2.4 大肠杆菌DH5α感受态细胞的制备  30-31
    3.2.5 连接反应  31
    3.2.6 Ecoli 感受态细胞的转化  31
    3.2.7 蓝白斑筛选阳性克隆  31-32
    3.2.8 质粒提取  32
    3.2.9 重组质粒的酶切鉴定  32-33
    3.2.10 目的序列测序及生物信息学分析  33
    3.2.11 数据分析  33
  3.3 结果分析  33-53
    3.3.1 BT2 基因和RbcS 基因克隆电泳图  33-34
    3.3.2 BT2 基因和RbcS 基因序列分析  34-45
    3.3.3 杂合位点优势分析  45-51
    3.3.4 结论  51-53
第四章 BT2 基因和RbcS 基因的差异表达  53-59
  4.1 材料与方法  53-55
    4.1.1 玉米材料  53
    4.1.2 主要试剂  53
    4.1.3 主要仪器  53
    4.1.4 实时定量PCR 引物设计  53-54
    4.1.5 总RNA 提取  54
    4.1.6 反转录  54
    4.1.7 荧光定量PCR  54-55
  4.2 荧光定量PCR 数据分析  55-58
    4.2.1 BT2 基因的相对表达量分析  56-57
    4.2.2 RbcS 基因的相对表达量分析  57-58
  4.3 结论  58-59
第五章 讨论  59-62
  5.1 玉米产量有关性状表现分析  59-60
    5.1.1 显著性分析  59-60
    5.1.2 中亲优势分析  60
  5.2 BT2 基因和RbcS 基因杂合等位位点优势分析  60-62
参考文献  62-68
致谢  68-69
作者简介  69-70
导师简介  70-73

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 玉米（玉蜀黍）
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