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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。
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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 基因的精细定位和候选基因的预测 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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