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小麦春化基因Vrn-1新等位变异发掘

作　者: 王敏慧
导　师: 高丽锋
学　校: 中国农业科学院
专　业: 作物种质资源
关键词: 小麦 春化作用 弱冬性 等位变异
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


开花是植物生命过程中的重要阶段,是受温度、光照、水分等多因素影响的复杂的生理过程。春化作用是一些一年生或多年生的温带或亚热带植物经历一段时间的低温而启动或促进开花的过程。小麦是我国重要的粮食作物,能够适应多样的种植环境,与其进化过程中形成的具有不同春化需求类型的品种有直接的关系。根据小麦对春化需求的不同划分为春性、弱冬性及冬性三类。前人的研究也证实这三类小麦中蕴含着不同的春化基因,并且春化基因间的组合与地域分布有着十分密切的联系。通过序列分析发掘小麦材料中蕴涵的春化基因变异位点,并验证其功能,不仅对完善小麦春化分子机制具有重要的意义,而且可以开发新的春化基因分子标记,为小麦品种培育或改良奠定基础。实验的主要结果如下:1.对自然群体中的小麦材料进行了检测,获得4份小麦材料携带Vrn-D1显性基因,但呈现弱冬性生长习性。序列分析表明在Vrn-D1启动子的CArG-box区存在一处A/C单碱基变化,使得携带不同Vrn-D1等位基因的小麦材料呈现了春性（Vrn-D1a）和弱冬性（Vrn-D1b）两种表型。2.对本实验室前期获得14份弱冬性小麦材料进行了基因型与表型的鉴定,获得了4份Vrn-1基因在A、B、D基因组均为隐性,但表型为弱冬性的材料,进行克隆测序并与已发表的春化基因Vrn-1序列进行比较,发现在Vrn-A1第一内含子区有4处新的单碱基变化（SNP1SNP4）,属于三种单倍型（单倍型Ⅰ:GGTG、单倍型Ⅱ:GATG和单倍型Ⅲ:TGGA）。3.利用实时定量的方法对新等位变异进行功能验证,结果显示弱冬性材料对低温春化的需求低于冬性材料,低温处理3周后,携带单倍型Ⅰ和Ⅱ的小麦材料比携带单倍型Ⅲ的小麦材料Vrn-1表达明显增强。冬性对照材料低温处理4周以后表达量开始逐渐升高,显著高于弱冬性材料中该基因的表达量,表明冬性对照材料对低温春化的需求强于弱冬性材料。4.基因型与表型不符的4份材料的F2代分离群体在无春化条件下统计生长状态,结果显示,Ardito×Lu-14的F2代群体的冬春性符合孟德尔分离比例3:1（p<0.01）,并且未抽穗对抽穗个体比例为3:1,推测冬性习性受一对显性基因控制。另外两个F2分离群体呈现了偏分离的现象。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章 引言  11-21
  1.1 植物春化作用研究进展  11-17
    1.1.1 模式植物拟南芥春化研究进展  11-14
    1.1.2 小麦春化作用研究进展  14-17
  1.2 植物春化作用与抗寒能力的关系  17-19
    1.2.1 低温诱导中与抗寒能力相关的基因  18
    1.2.2 小麦春化作用与抗寒能力的关系  18-19
  1.3 本研究的目的和技术路线  19-21
    1.3.1 研究的目的意义  19-20
    1.3.2 研究的内容  20
    1.3.3 技术路线  20-21
第二章 材料与方法  21-30
  2.1 材料  21
    2.1.1 实验材料  21
    2.1.2 酶及其他试剂  21
  2.2 方法  21-30
    2.2.1 材料培养  21
    2.2.2 基因组DNA 的提取与检测  21-22
    2.2.3 基因组DNA 的PCR 扩增  22-23
    2.2.4 PCR 产物检测及纯化  23-24
    2.2.5 目的片段的克隆及重组子的鉴定  24-25
    2.2.6 DNA 序列分析  25-26
    2.2.7 实时定量PCR 引物设计  26-27
    2.2.8 总RNA 提取及纯度检测  27-28
    2.2.9 cDNA 第一链的合成及RT-PCR 扩增  28-30
第三章 结果与分析  30-43
  3.1 自然群体的春冬性表型、基因型鉴定及Vrn-1 序列分析  30-35
    3.1.1 自然群体的春冬性表型、基因型鉴定  30-32
    3.1.2 自然群体中Vrn-1 序列分析  32-35
  3.2 14 份弱冬性小麦材料春冬性表型、基因型鉴定及序列分析  35-39
    3.2.1 14 份弱冬性小麦材料的春冬性表型及基因型鉴定  35-37
    3.2.2 弱冬性小麦材料的Vrn-1 序列获得及分析  37-39
  3.3 春化基因新等位变异表达分析  39-40
    3.3.1 春化处理及叶片总RNA 的提取  39
    3.3.2 实时定量检测4 个新春化等位变异表达  39-40
  3.4 分离群体春冬性表型、基因型鉴定及Vrn-A1 第一内含子序列分析  40-43
    3.4.1 分离群体的春冬性表型及基因型鉴定  40-41
    3.4.2 分离群体Vrn-A1 第一内含子的序列信息  41-43
第四章 讨论  43-46
  4.1 发掘自然群体中Vrn-1 基因等位变异  43-44
  4.2 发掘弱冬性小麦材料中新春化等位基因  44-45
  4.3 Vrn-A1 新等位变异对表达量的影响  45
  4.4 新春化等位变异在分离群体中的检测  45-46
第五章 全文结论  46-47
参考文献  47-52
致谢  52-53
作者简历  53

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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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