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小麦氮、磷相关基因克隆及染色体物理定位
作 者: 杨平
导 师: 冯宗云;凌宏清
学 校: 四川农业大学
专 业: 生物化学与分子生物学
关键词: 小麦氮磷相关基因 基因芯片分析 基因克隆 染色体定位 物理图谱
分类号: S512.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 47次
引 用: 1次
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内容摘要
小麦是世界最主要的粮食作物之一,占世界粮食种植面积的17%,提供了大约20%的能量和蛋白质。随着高产优质小麦品种的推广和栽培措施的提高,在过去几十年中小麦产量逐年增加。为了满足人口增长对粮食的需求,到2050年小麦产量必须保证2%的年增长率。小麦产量提高伴随着化肥的大量使用,其结果不但增加了生产成本,同时也带来了严重的环境污染。提高小麦产量,减少化肥使用量和环境污染成为急需解决的问题。培育养分高效利用型小麦是解决该问题的最佳途径,其分子机制的研究至关重要。本研究借助基因芯片技术分析了小麦苗期基因的表达变化情况,通过克隆定位和电子定位构建了小麦氮、磷相关基因的染色体物理图谱,得到以下结果。1、借助基因芯片技术分析了小麦苗期不同品种、不同处理和不同组织基因的表达变化,对在低氮条件下表达强度变化3倍和在低磷条件下表达强度变化4倍的基因进行了筛选。2、克隆了48个响应低氮或者低磷信号基因的全长或者部分序列,这些基因包括酸性磷酸酶,无机磷酸酶,苹果酸酶,甘油磷酸二脂酶,SPX domain蛋白,RNase S-like蛋白前体,WRKY转录因子等直接参与氮磷代谢和调控的基因。大量测序显示这48个基因含有92个拷贝,拷贝数从1-5个不等。3、通过中国春缺四体定位,将27个基因的56个拷贝定位到相应的染色体上。借助于中国春双端体和缺失系材料,将48个拷贝定位到染色体区段,其中4个拷贝定位到着丝粒上。4、芯片分析和生物信息学分析,我们整合了小麦Unigene的序列信息,探针的表达信息和EST的定位信息,得到316个响应氮磷信号的Unigene,电子定位将这些基因定位到染色体上。5、364(48+316)个响应氮磷信号的基因,对应染色体上的1049个基因位点,911个位点分布在不同的染色体区段上。响应低氮和低磷信号的基因位点数分别为523个和797个,其中463个和676位点能够分别定位到染色体区段。6、构建了高密度的氮、磷相关基因染色体物理图谱,初步划分了小麦氮、磷相关基因贫富集区域,得到31个富集区。基因富集区域主要位于染色体末端,贫集区域分布于着丝粒两侧。我们推测,氮、磷相关基因在染色体某一区段的富集,是由于该区域基因富集造成的,并非氮磷相关基因在染色体上存在特异性分布。氮磷相关基因富集区域的进一步划分,需借助于遗传图谱或者与水稻、短柄草等近缘属种的比较基因组研究。
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全文目录
摘要 4-6 Abstract 6-10 第一部分 文献综述 10-23 1.1 高等植物氮磷营养研究 10-15 1.1.1 高等植物中氮的吸收机制 10-11 1.1.2 高等植物中磷的吸收机制 11-12 1.1.3 低氮胁迫下植物形态、生理以及生化上的变化 12 1.1.4 低磷胁迫下植物形态、生理以及生化上的变化 12-14 1.1.5 低氮和低磷胁迫下植物氮和磷的相互关系 14-15 1.2 小麦缺四体、双端体、缺失系的建立和遗传研究中的应用 15-20 1.2.1 染色体数目和结构的改变 15 1.2.2 中国春小麦缺四体、双端体、缺失系材料的选育和分子鉴定 15-17 1.2.3 小麦缺四体、双端体和缺失系在遗传研究中的应用 17-20 1.3 小麦氮、磷高效的研究概况 20-22 1.3.1 土壤中的氮、磷含量 20 1.3.2 小麦氮、磷高效的基因组研究 20-22 1.4 研究意义和目标 22-23 第二部分 材料与方法 23-30 2.1 植物材料与种植方法 23 2.2 实验方法 23-30 2.2.1 小麦基因组DNA大量提取 23-24 2.2.2 小麦RNA的提取、纯化和反转录 24-25 2.2.3 氮、磷相关基因芯片数据分析 25 2.2.4 氮、磷相关基因克隆、大量测序、拷贝数分型和物理定位 25-28 2.2.5 氮、磷相关基因的生物信息分析和电子定位 28 2.2.6 氮、磷相关基因的染色体作图,表达信息标注,基因密度计算和基因富集区域的划分 28-30 第三部分 结果与分析 30-46 3.1 小麦基因芯片分析 30-33 3.1.1 芯片结果验证 30-31 3.1.2 诱导表达探针的筛选 31-32 3.1.3 相同部位相同处理条件下不同品种间的比较 32-33 3.2 氮、磷相关基因的克隆和染色体物理定位 33-38 3.2.1 氮、磷相关基因的克隆和拷贝数分型 33-34 3.2.2 氮、磷相关基因的染色体定位 34-37 3.2.3 氮、磷基因的染色体区段定位 37-38 3.3 氮、磷相关基因的电子定位和染色体物理图构建 38-46 3.3.1 氮、磷相关基因的电子定位 38 3.3.2 氮、磷相关基因物理图谱构建和表达信息标注 38-44 3.3.3 氮、磷相关基因密度和基因富集区域的初步划分 44-46 第四部分 结论与讨论 46-49 参考文献 49-55 致谢 55-57 附录A 论文相关表格 57-65 附录B 氮、磷相关基因序列 65-104 附录C 常用试剂配方 104-107 硕士期间发表的论文目录 107
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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 麦 > 小麦
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