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玉米酸转化酶基因（ivr2）的耐旱性关联分析及自交系耐旱性分析

作　者: 李亮
导　师: 张世煌；郝转芳；曲延英
学　校: 新疆农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 玉米耐旱性 ivr2基因关联分析
分类号: S513
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

酸转化酶基因(ivr2)是作物在水分胁迫条件下受ABA(Abscisic acid,脱落酸)调控增强表达的一个耐旱基因,其主要作用是分解蔗糖为葡萄糖与果糖。本研究以NCBI数据库中的AJ563384.1序列作为ivr2基因的基准序列,利用生物信息学方法克隆其基因全长,进行序列分子特征分析；进一步利用我国常用的106份玉米自交系进行序列多态性和基因型分析,根据玉米在萌发期、苗期和成熟期水分胁迫下的存活率和籽粒产量等多个性状进行候选基因关联分析,发掘ivr2基因的耐旱优异等位变异。获得结果如下1.本研究以NCBI数据库中的AJ563384.1序列作为基准,通过生物信息学方法预测获得了ivr2基因的全长序列,共3783 bp；以自交系CN165为材料,获得了ivr2基因的cDNA全长,进一步验证了其基因结构,ivr2基因全长共3个外显子,2个内含子,内含子区域为位点889-1351,2251-2479。通过设计的5对嵌套引物对ivr2基因全长序列分析,共发现106份玉米自交系中15个多态性位点(微小等位基因频率>0.1),其中位点488,1706,2170为非同义突变位点。研究发现该基因不同区域单核苛酸多样性差异较大,其中第一个外显子与第一个内含子区域单核苷酸多样性较高,随着序列位置的增加,单核苷酸多样性逐渐减弱,第三个外显子与3’-UTR区域单核苷酸多样性最低。2.在玉米萌发期,通过PEG-6000模拟干旱(渗透压为-0.3 MPa)的方法鉴定了122份玉米自交系萌发期的耐旱性,以胚芽长与胚根长的伤害率为依据(胚芽伤害率≤60.0%,胚根长伤害率≤25.0%),共筛选出耐旱自交系11份：红玉米、M14、齐318、川321、丹599、2002F3、7167-1、吉4112、CN165、辽3053、K22。在玉米苗期,使用温室内不漏水塑料杯,控制浇水的方法,以不同土壤相对含水量下苗高、茎粗和叶绿素含量的伤害率及复水后幼苗存活率来评价苗期的耐旱性,从24份玉米自交系中筛选出耐旱自交系丹599、SH15、K22、丹3130和旱21。3.采用混合线性模型方法,将ivr2基因在106份玉米自交系中的15个多态性位点与萌发期耐旱表型数据、2007年海南与2008年新疆的耐旱产量数据进行关联分析,发现该基因多态性位点与萌发期耐旱数据无显著的关联,但该基因多态性位点488(天冬氨酸突变为丙氨酸),与2007年海南、2008年新疆的耐旱数据中的部分产量性状,在P<0.05水平上存在显著关联。因此,推测ivr2基因488位点与玉米耐旱性相关,但还需要进一步验证。4.本研究通过候选基因关联分析方法分析了ivr2基因的耐旱优异等位变异,为研究复杂数量性状提供了一种有效的方法,为育种实践提供理论指导。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章引言  7-17
  1.1 抗旱性的概述  8-10
    1.1.1 抗旱相关性状与常规鉴定  8-9
    1.1.2 调控机制  9-10
  1.2 关联分析在玉米遗传学研究中的应用  10-14
    1.2.1 核苷酸多态性  11
    1.2.2 连锁不平衡性  11-12
    1.2.3 关联分析的策略  12-14
  1.3 蔗糖转化酶基因研究进展  14-15
  1.4 立题意义与技术路线  15-17
    1.4.1 研究意义  15
    1.4.2 拟解决的关键问题  15-16
    1.4.3 技术路线  16-17
第2章玉米自交系萌发期与苗期耐旱性鉴定  17-25
  2.1 材料与方法  18-20
    2.1.1 试验材料与干旱胁迫处理条件  18-19
    2.1.2 测定指标  19
    2.1.3 数据分析  19-20
  2.2 结果  20-23
    2.2.1 萌发期性状相关分析  20-21
    2.2.2 玉米萌发期耐旱性评价  21
    2.2.3 玉米苗期性状方差分析  21-22
    2.2.4 24份自交系苗期耐旱性评价  22-23
  2.3 讨论  23-25
第3章 ivr2基因的全长序列及其分子特征分析  25-34
  3.1 材料与方法  25-28
    3.1.1 试验材料  25-26
    3.1.2 方法  26-27
    3.1.3 ivr2基因序列多态性统计分析  27-28
  3.2 结果  28-32
    3.2.1 ivr2基因全长  28-29
    3.2.2 ivr2基因序列的多态性  29
    3.2.3 ivr2基因序列的多样性  29-30
    3.2.4 ivr2基因序列的选择进化分析  30-31
    3.2.5 ivr2基因的连锁不平衡分析  31-32
  3.3 讨论  32-34
    3.3.1 功能序列的多态性  32-33
    3.3.2 ivr2基因的选择进化  33-34
第4章 ivr2基因与耐旱表型性状的候选基因关联分析  34-38
  4.1 材料与方法  34-35
    4.1.1 试验材料  34-35
    4.1.2 群体结构  35
    4.1.3 数据处理  35
    4.1.4 关联分析  35
  4.2 结果  35-36
  4.3 讨论  36-38
第5章结论  38-39
附录1 基因组DNA提取方法  39-40
附录2 基因克隆方法(回收、连接、转化)  40-41
附录3 ivr2基因全长  41-43
附录4 萌发期各性状汇总及其伤害率  43-47
附录5 玉米苗期性状汇总及其伤害率  47-49
附录6 106份玉米自交系系谱  49-52
参考文献  52-57
致谢  57-58
作者简介  58

玉米酸转化酶基因（ivr2）的耐旱性关联分析及自交系耐旱性分析

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