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玉米叶色突变基因al和yl的精细定位

作 者: 程红亮
导 师: 吴建宇
学 校: 河南农业大学
专 业: 作物遗传育种
关键词: 玉米 叶色突变体 分子标记 精细定位 候选基因
分类号: S513
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


突变体是遗传学研究的基本材料。利用自然突变或人工突变克隆基因,进而研究基因的生物学功能已经成为功能基因组学的重要内容。叶色突变体以性状区分明显、较易辨别等特点,已经作为研究的理想材料,广泛用于植物叶绿体结构与功能、遗传与发育、叶绿素的生物合成与降解途径、光合作用分子机制等方面的研究。研究所用叶色突变体材料是由野生型444自然突变而来,前期发现了两个控制叶色的基因al (albino leaf)和yl (yellow leaf),分别定位在第二条和第七条染色体上。在此基础上,一方面采用多重PCR的方法检测大分离群体,获得重组单株;另一方面结合玉米B73全基因组序列信息,在目标区域内开发新的分子标记,进一步进行的al和yl精细定位。根据al精细定位的结果,结合生物信息学分析,对目标区域进行候选基因的预测。主要研究结果如下:1.利用初定位中的两个侧翼标记bnlg1064和umc1026,采用双引物混合扩增方法,对9890株的BC1回交群体进行检测,筛选到176个重组单株,作为al基因精细定位的群体,其中bnlg1064方向有68株,umc1026方向有108株。成功开发了1对ILP标记(ILP2-3)和3对InDel标记(ID1-2、ID4-1-2和ID5-8-2),用于重组单株的分子检测,最终将al基因精细定位在标记ID1-2与标记2CH10-4之间,物理距离大约150 kb。2.在al基因精细定位基础上,利用生物信息学方法,对标记ID1-2与标记2CH10-4之间150 kb序列进行了分析,初步预测了28个基因,对其中编码与已知功能基因具有同源性蛋白的3个候选基因进行了ORF和蛋白序列分析,发现编码Gibberellin 2-beta-dioxygenase-7的基因和pentatricopeptide (PPR) repeat-containing protein的基因在野生型444与突变型444之间存在碱基突变以及氨基酸变化,这两个候选基因将作为下一步研究的重点。3.利用两个侧翼标记umc2160和7CH1-5,检测1094株的BC1回交群体,共筛选到161个重组单株,用于yl基因进一步精细定位,其中7CH1-5方向有110株,umc2160方向有51株。在标记7CH15-22和7CH22-4之间共开发出13对BAC-SSR引物,只有一对印务7CH19-4在亲本之间表现出多态性,可以用于重组单株的检测,最终将yl基因定位在标记umc2364与标记7CH19-4之间,物理距离大约640 kb,为进一步的精细定位和候选基因的预测奠定了基础。

全文目录


致谢  4-8摘要  8-9第一章 文献综述  9-25  1.1 叶色突变体的概述  9-11    1.1.1 叶色突变体的类型  9-10    1.1.2 叶色突变体的来源  10-11  1.2 叶色突变体的遗传研究  11-12    1.2.1 细胞质遗传  11    1.2.2 细胞核遗传  11-12    1.2.3 核质基因互作  12  1.3 叶色突变体的分子机理研究  12-16    1.3.1 叶绿素生物合成途径的基因突变  12-14    1.3.2 叶绿素分解代谢途径的基因突变  14-15    1.3.3 叶绿体发育途径相关基因突变  15    1.3.4 血红素-光敏色素生色团代谢途径的基因突变  15-16    1.3.5 编码其他叶绿体蛋白的基因突变  16    1.3.6 与光合系统无直接关系的基因突变  16  1.4 叶色突变体的应用研究  16-18    1.4.1 叶色突变体在基础研究中的应用  17    1.4.2 叶色突变体在生产实践中的应用  17-18  1.5 玉米基因的定位与克隆研究  18-21    1.5.1 质量性状基因的定位  19-20    1.5.2 数量性状基因的定位  20    1.5.3 玉米基因的克隆研究进展  20-21  1.6 玉米叶色突变体的研究进展  21-25第二章 研究目的与内容  25-27  2.1 研究目的和意义  25-26  2.2 主要研究内容  26-27第三章 al 基因的精细定位候选基因的预测  27-45  3.1 供试材料  27    3.1.1 亲本自交系  27    3.1.2 田间试验和定位群体  27  3.2 实验方法  27-36    3.2.1 玉米基因组DNA 的提取和检测  27-28    3.2.2 PCR 反应体系  28    3.2.3 PCR 反应程序  28-29    3.2.4 聚丙烯酰胺凝胶电泳检测  29-30    3.2.5 带型记录  30    3.2.6 分子标记  30-31    3.2.7 植物RNA 的提取、纯化和检测  31-32    3.2.8 RNA 反转为cDNA 方法  32-33    3.2.9 PCR 扩增基因片段反应体系和反应程序  33    3.2.10 目的片段的克隆与测序  33-36  3.3 结果与分析  36-42    3.3.1 两个侧翼标记bnlg1064 和umc1026 的混合扩增  36    3.3.2 利用标记bnlg1064 和umc1026 筛选重组单株  36-37    3.3.3 基于玉米B73 全基因组序列上的分子标记开发  37-39    3.3.4 al 基因的精细定位  39    3.3.5 候选基因的预测与序列分析  39-42  3.4 讨论  42-45    3.4.1 提高精细定位的效率  42-44    3.4.2 定位群体的大小  44    3.4.3 后续研究工作设想  44-45第四章 yl 基因的精细定位  45-49  4.1 供试材料  45  4.2 实验方法  45    4.2.1 -4.2.5 基因组DNA 的提取,PCR 扩增和检测  45    4.2.6 分子标记  45  4.3 结果与分析  45-47    4.3.1 利用标记 um2160 和 7CH1-5 筛选重组单株  45-46    4.3.2 BAC-SSR 分子标记的开发  46    4.3.3 yl 基因的精细定位  46-47  4.4 讨论  47-49    4.4.1 表型鉴定  47    4.4.2 分子标记的开发  47-48    4.4.3 后续研究工作设想  48-49第五章 结论  49-50  5.1 al 基因的精细定位  49  5.2 al 基因候选基因的预测  49  5.3 yl 基因的精细定位  49-50参考文献  50-60Abstract  60-61

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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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