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甘蓝型油菜产量及其相关性状比较基因组学的初步研究

作　者: 陈庆芳
导　师: 马朝芝
学　校: 华中农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 比较基因组学甘蓝型油菜水稻遗传连锁图谱 QTLs SUC1基因 cDNA末端快速扩增(RACE)
分类号: S565.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

杂种优势利用是当前提高作物产量的重要途径之一，已被广泛应用于油菜育种中。与杂种优势的利用相比，杂种优势分子机理的研究却十分落后，但是已有研究表明，杂种和双亲间的差异表达基因与杂种优势的形成有密切关系。本室已经将部分差异表达基因发展成为功能标记并整合到油菜遗传图谱中，并对产量相关农艺性状进行了QTLs定位分析。在此基础上，本研究对位于连锁群上的114个标记进行了序列测定与分析，以功能分子标记为桥梁开展了与水稻及甘蓝型油菜不同群体的比较基因组学研究，成功克隆到产量及其相关性状的候选基因SUC1的同源大片段。主要研究结果如下：1．以构建的遗传图谱为基础，对4对引物产生的6个位于产量相关性状QTL区间内的SRAP标记和44个功能基因产生的108个FM进行了测序。利用Blastn软件对SRAP标记进行序列分析，结果表明本研究中的SRAP标记不适于寻找功能基因。对108个FM进行测序并与源序列进行了Blast2 sequence分析，结果表明扩增引物对原始序列进行了真实的扩增。对随机挑选12对引物所产生的26条在双亲间的扩增差异带型进行回收、克隆、测序、比较，结果表明：C／T之间的转换较多，功能基因在双亲序列间的差异较小。2．利用Blastx软件对油菜遗传图谱上的功能标记对应的55个功能基因(40个位于油菜的QTLs区间和15个不在QTL区间)进行了水稻同源基因序列查询，结果表明53个功能基因在水稻中可以找到同源基因。同时对上述同源基因在水稻中进行了电子定位，并查找附近区域产量性状相关的QTLs，结果显示在水稻部分同源序列附近发现有与控制油菜类似性状的QTLs。3．设计了40对简并引物，有21对能在亲本中扩增出清晰的条带，8对引物分析群体时产生了10个多态性标记，最终有6对引物产生的6个标记定位在水稻遗传图谱上，但没有定位到产量性状相关的QTL。4．选取了20对引物分析甘蓝型油菜的另外2个DH群体，最终有9对引物产生的11个功能标记定位到油菜的另外2个DH群体，并发现了8个产量性状相关的QTLs。5．已克隆到蔗糖运输酶基因SUC1的大片段，并在SoftBerry网站利用FGENESH软件进行了基因结构预测，结果显示该基因有4个外显子和3个内含子，终止密码子TAG。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
缩略词表  9-10
1 文献综述  10-23
  1.1 分子标记  10
  1.2 分子标记的分类及原理  10-14
    1.2.1 基于DNA-DNA杂交的DNA标记  10-11
    1.2.2 基于PCR的DNA标记  11
    1.2.3 基于限制性内切酶与PCR技术相结合的DNA标记  11-12
    1.2.4 基于单核苷酸多态性的DNA标记  12-14
      1.2.4.1 PCR-SSCP分析技术的基本原理  12
      1.2.4.2 PCR-SSCP分析技术的影响因素  12-13
      1.2.4.3 PCR-SSCP分析技术的研究进展  13-14
  1.3 分子标记在油菜上的应用  14-18
    1.3.1 种子纯度鉴定  14-15
    1.3.2 遗传多样性分析  15
    1.3.3 遗传图谱的发展  15-16
    1.3.4 重要性状的基因定位  16-18
  1.4 比较基因组研究进展  18-22
    1.4.1 标记水平的比较研究  18-19
    1.4.2 序列水平的比较研究  19-20
    1.4.3 功能水平的比较研究  20
    1.4.4 性状水平的比较研究  20-21
    1.4.5 单子叶植物与双子叶植物的比较  21-22
  1.5 本研究的目的意义  22-23
2 材料和方法  23-31
  2.1 材料  23
    2.1.1 供试材料  23
    2.1.2 菌种  23
    2.1.4 主要仪器与试剂  23
  2.2 SRAP分析  23-25
    2.2.1 扩增产物的电泳检测  24-25
      2.2.1.1 PAGE胶制备  24
      2.2.1.2 电泳分离  24
      2.2.1.3 染色与显影  24-25
  2.3 功能分子标记的SSCP分析  25
    2.3.1 引物来源  25
    2.3.2 PCR反应体系、反应程序及多态性检测  25
  2.4 基因型记载  25-26
  2.5 片段回收，克隆及测序  26-27
    2.5.1 片段的回收及再扩增  26
    2.5.2 连接反应  26
    2.5.3 大肠杆菌感受态细胞的制备及转化  26
    2.5.4 重组子筛选、鉴定  26-27
    2.5.5 克隆片段的测序及其序列分析  27
  2.6 基因克隆的方法  27-29
    2.6.1 同源序列法  27
    2.6.2 PCR步行  27-28
    2.6.4 3'RACE克隆  28-29
      2.6.4.1 提取总RNA  28
      2.6.4.2 RT-PCR  28-29
      2.6.4.3 3'cDNA的克隆  29
  2.7 序列拼接及基因结构预测  29-30
  2.8 数据分析  30-31
    2.8.1 等位基因的分离频率检测  30
    2.8.2 分子标记连锁图构建  30
    2.8.3 测序结果的比对分析及相似序列查找  30-31
3 结果与分析  31-59
  3.1 功能分子标记序列测定与分析  31-38
    3.1.1 SRAP标记序列的测定与分析  31-32
    3.1.2 功能基因分子标记序列的测定与分析  32-35
    3.1.3 部分功能分子标记序列的BLASTn分析  35
    3.1.4 功能基因的来源及其引物序列  35-38
  3.2 甘蓝型油菜与水稻的比较基因组研究  38-45
    3.2.1 基于功能分子标记进行油菜与水稻重要农艺性状的比较分析  38-40
    3.2.2 甘蓝型油菜与水稻产量相关QTLs的比较  40-42
    3.2.3 油菜产量相关性状功能标记在水稻遗传连锁图上的定位  42-45
      3.2.3.1 分析水稻群体的简并引物来源及序列  42-43
      3.2.3.2 在水稻中的定位结果  43-45
  3.3 功能分子标记在不同油菜群体的定位与比较  45-52
    3.3.1 功能分子标记在三个群体中的定位分析  46-52
    3.3.2 三个群体中产量相关QTLs的比较  52
  3.4 甘蓝型油菜中SUC1基因的克隆  52-59
    3.4.1 已知近缘物种SUC1基因序列信息查询  52-53
    3.4.2 同源序列法  53-54
    3.4.3 SUC1基因的3'Walking扩增  54-55
    3.4.4 SUC1基因序列的拼接、BLAST2分析及基因结构预测  55-56
    3.4.5 总RNA含量和质量的检测  56
    3.4.6 RT-PCR扩增结果  56-57
    3.4.7 SUC1基因的3'RACE-PCR扩增结果  57-59
4 讨论与小结  59-63
  4.1 功能基因定位油菜产量及其相关性状的可行性  59-60
  4.2 功能基因与性状的连锁关系  60-61
  4.3 利用功能分子标记进行油菜的初步比较研究  61
  4.4 甘蓝型油菜SUC1基因的克隆  61-63
参考文献  63-72
致谢  72-73
硕士阶段已发及待发文章  73

甘蓝型油菜产量及其相关性状比较基因组学的初步研究

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