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杂交稻差异表达的基因分析及其与杂种优势的关系

作　者: 张小蒙
导　师: 陈建民
学　校: 扬州大学
专　业: 细胞生物学
关键词: 差异显示相关性分析反向Southern 杂种优势
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 59次
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内容摘要

杂种优势是生物界普遍存在的一种现象。主要农作物如水稻、玉米等已经利用杂种优势并获得了巨大的成功。目前研究普遍认为,亲本之间存在的差异应该是杂种优势产生的基础。组成F1的两个不同遗传基础的亲本结合后,形成了新的基因表达网络系统,F1所表现的杂种优势实际上就是双亲基因的相互作用,协同调节产生的外在性状表现。本研究利用mRNA差异显示技术分析以父本扬稻6号、特青、明恢63分别和母本培矮64S、广占63-4S、粤泰A杂交组配的3个强杂种优势、3个中杂种优势、3个弱杂种优势F1以及6个亲本材料之间在分蘖期、抽穗前以及抽穗后的基因差异表达情况。本研究主要结果如下:1、通过对三个不同杂种优势的组合与亲本在三个不同时期的差异显示发现,三个时期中表示子代和亲本都不表达的类型(UMONO)比例最高,这些均不表达的基因所占比例最高可能和统计方法有关。三个时期中表示子代和亲本都表达的类型(MONO)比例次之,这些共同表达的基因可能多为持家基因,为水稻生长发育所必需。同时,其他各种带型所占比例均不相同,三个时期具有各自特点,差异表达情况的不同预示着在对杂种优势的研究中应以动态的观点加以考虑。2、对不同杂交组合产量数据进行分析,结果表明父本和母本对产量性状都有相应的影响,但父本对产量性状的影响要大于母本;比较三个不同时期差异表达带型所占比例及其变化,结果发现父本对带型的影响也要大于母本对带型的影响;进一步进行相关性分析发现,父本和母本确实均能够影响子代的杂种优势,但父本对子代的影响要大于母本。父本与子代的共同表达或父本的特异表达将更有利于杂种优势的形成,选用合适的父本在生产上具有重要的意义。3、应用反向Southern技术对所回收的部分差异表达的基因进行验证,序列比对以后,推测其可能表达的蛋白及其所参与的功能,结果发现差异表达的基因涉及到诸如蛋白质的合成和降解、能量和糖类物质的代谢、生理反应的调控、信号转导过程、应激反应、DNA复制、光合作用等诸多生理过程。通过对扬稻6号和强弱优势组合不同差异表达的基因进行分析,我们推测与能量代谢、蛋白的合成和信号转导有关的基因可能在杂种优势发挥中起重要作用,而弱杂种优势中差异表达的基因可能通过负调节作用对杂种优势发挥影响。

全文目录

中文摘要  5-6
英文摘要  6-8
符号说明  8-9
第一章文献综述  9-20
  1 杂种优势的研究进展  9-12
    1.1 杂种优势的发现和研究  9
    1.2 杂种优势的相关理论  9-12
      1.2.1 显性假说  9-10
      1.2.2 超显性假说  10
      1.2.3 上位性效应  10-11
      1.2.4 甲基化与杂种优势  11-12
      1.2.5 基因调控与杂种优势  12
  2 研究基因差异表达的方法  12-19
    2.1 mRNA 差异显示技术  12-14
    2.2 抑制性差减杂交  14-15
    2.3 cDNA-AFLP  15-16
    2.4 基因表达系列分析  16-18
    2.5 微阵列技术  18-19
  3 本研究的目的和意义  19-20
第二章强中弱杂种优势组合的基因差异显示  20-40
  1 前言  20
  2 材料  20-22
    2.1 水稻  20-21
    2.2 引物  21-22
  3 方法  22-25
    3.1 RNA 的提取和反转录  22-23
    3.2 差异显示 PCR  23-25
  4 结果与分析  25-40
    4.1 RNA 质量的检测及随机扩增产物的差异显示  25-26
    4.2 分蘖期、抽穗前、抽穗后三个时期的差异表达  26-33
      4.2.1 差异表达的类型  27
      4.2.2 分蘖期、抽穗前、抽穗后三个时期的差异显示  27-30
      4.2.3 恢复系和不育系对杂种优势的影响  30-33
    4.3 差异表达带型与杂种产量性状及杂种优势的相关性  33-40
      4.3.1 不同杂交组合的相关产量性状  33-35
      4.3.2 差异表达带型与产量性状相关性  35-37
      4.3.3 差异表达带型与超亲优势相关性  37-40
第三章差异片段的克隆与分析  40-47
  1 前言  40
  2 方法  40-44
    2.1 聚丙烯酰胺凝胶差异条带的回收  40
    2.2 反向 Southern 杂交验证  40-41
    2.3 琼脂糖凝胶回收再次扩增产物  41-42
    2.4 连接反应  42
    2.5 感受态大肠杆菌的制备和转化  42-43
    2.6 质粒 PCR  43-44
  3 结果与分析  44-47
    3.1 反向 Southern 杂交结果  44-45
    3.2 再次扩增产物回收  45
    3.3 差异表达基因的序列比对和功能  45-47
第四章讨论  47-51
  1 基因调控与杂种优势的关系  47-48
  2 差异表达带型与杂种优势的关系  48-49
  3 差异表达基因的可能功能  49-51
参考文献  51-58
附录各类试剂的配制  58-63
致谢  63

杂交稻差异表达的基因分析及其与杂种优势的关系

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