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功能基因组技术平台上水稻杂种优势分子机理的研究

作　者: 邢俊杰
导　师: 曹孟良；谢宝贵
学　校: 福建农林大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 杂种优势功能基因组基因芯片蛋白质组光温敏核不育基因
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

杂种优势在农业中得到了广泛的应用,其分子机理的解析一直是热点问题。本研究以超级杂交稻先锋组合两优培九（F₁）的两个亲本培矮64S,9311及其F₂代群体为研究材料,采用功能基因组技术与遗传分析相结合的方法,对水稻杂种优势的分子机理以及杂种优势利用中涉及到的重要基因——光温敏核不育（Photo-thermo-Sensitive Genic Male-sterile,P/TGMS）基因进行了研究。研究结果如下: 1 运用基因芯片对水稻杂种优势分子机理的解析: 1.1 5张基因芯片检测出845个差异表达基因,涉及多种植物功能,表明杂种优势的表现与多种代谢途径相关。 1.2 各张芯片差异表达基因数量表明遗传差异与表达谱差异不尽一致,可能较小的遗传差异可以造成表达谱的巨大改变,而有些遗传变异可能没有在表达谱上表现出来。 1.3 从优势集团和负优势集团中分别找到9个和8个具显性表达水平的差异表达基因,研究表明显性表达水平的差异表达基因的聚合与杂种优势的表现没有相关性。 2 光温敏核不育基因功能基因组分析 2.1 利用基因芯片,在不育亲本、可育亲本之间与F₂代不育群体、可育群体之间共发现24个相同的差异表达基因。 2.2 利用蛋白质组技术,在不育亲本、可育亲本之间与F₂代不育群体、可育群体之间发现了5个相同的差异表达蛋白。

全文目录

中文摘要  9-10
Abstract  10-11
第一章前言  11-30
  1 作物杂种优势分子机理研究进展  11-18
    1.1 理论现状  11-14
      1.1.1 假说  11-12
      1.1.2 基因互作效应  12
      1.1.3 核质互作  12-14
    1.2 双亲遗传差异与杂种优势  14-15
    1.3 基因表达调控与杂种优势  15-18
      1.3.1 基因表达差异  16-17
      1.3.2 基因表达调控  17-18
  2 水稻光温敏核不育基因研究进展  18-22
    2.1 光敏核不育基因表达条件  19
    2.2 光温敏核不育基因的遗传分析  19-20
      2.2.1 农垦58S及其衍生的光温敏核不育系的育性遗传  20
      2.2.2 其他一些不育基因源的光温敏核不育系的育性遗传  20
    2.3 水稻光温敏核不育基因的定位  20-22
      2.3.1 特异mRNA的寻找  21
      2.3.2 特异蛋白的寻找  21-22
      2.3.3 光温敏核不育基因定位方法  22
  3 植物功能基因组学研究进展  22-29
    3.1 功能基因组的研究内容  22-23
    3.2 功能基因组研究的主要策略  23-29
      3.2.1 插入突变  24-25
      3.2.2 表达序列标签测序技术(EST)  25
      3.2.3 基因表达系统分析(SAGE)  25
      3.2.4 基因芯片  25-26
      3.2.5 蛋白质组技术  26-28
      3.2.6 生物信息学  28-29
  4 研究内容和研究目标  29-30
    4.1 研究内容  29
      4.1.1 水稻杂种优势分析  29
      4.1.2 P/TGMS水稻表达谱的比较分析  29
    4.2 研究目标  29-30
      4.2.1 在表达水平上解析水稻杂种优势的分子机理  29
      4.2.2 筛选和鉴定P/TGMS水稻育性转换时期的特异表达产物  29-30
第二章功能基因组技术平台上水稻杂种优势分子机理的研究  30-63
  第一部分运用表达谱基因芯片对水稻杂种优势的初步分析  30-35
    1 材料和方法  30-31
      1.1 材料  30
      1.2 采样  30
      1.3 分离世代集团(BULK)的设置  30
      1.4 表达谱的获得  30-31
      1.5 表达产物的显性表达水平的定义和统计  31
    2 结果与分析  31-33
      2.1 总RNA抽提效果  31
      2.2 表达谱比较  31-33
      2.3 差异表达基因的分类  33
      2.4 显性表达产物与杂种优势的关系  33
    3 讨论  33-35
  第二部分运用基因芯片、蛋白质组技术对P/TGMS基因的研究  35-63
    1 材料  35
      1.1 选材  35
      1.2 取材  35
    2 方法  35-42
      2.1 基因芯片实验程序  35-38
        2.1.1 总RNA的提取  36
        2.1.2 用aa-dUTP标记RNA  36
        2.1.3 纯化aa-dUTP标记的cDNA  36-37
        2.1.4 偶联CY3/CY5标记  37
        2.1.5 淬灭并纯化  37
        2.1.6 杂交  37
        2.1.7 洗脱  37-38
        2.1.8 图片扫描和数据分析  38
      2.2 蛋白质组实验程序  38-42
        2.2.1 样品制备  38-39
        2.2.2 样品蛋白质含量的测定  39-40
        2.2.3 双向凝胶电泳  40-41
        2.2.4 考马斯亮蓝染色  41
        2.2.5 蛋白质消化  41-42
        2.2.6 质谱分析  42
    3 结果与分析  42-60
      3.1 基因芯片结果与分析  42-50
        3.1.1 基因芯片差异表达基因图谱  42-44
        3.1.2 差异表达基因的染色体定位  44
        3.1.3 差异表达基因的生物信息学分析  44-46
        3.1.4 一些共同差异表达基因的BlastX分析结果  46-50
      3.2 蛋白质组结果与分析  50-59
        3.2.1 蛋白含量的测定  50-51
        3.2.2 双向电泳结果  51-53
        3.2.3 质谱结果及功能分析  53-59
      3.3 基因芯片与蛋白组实验数据的综合分析  59-60
    4 讨论  60-63
      4.1 实验方法的改进  60-61
        4.1.1 技术路线的设计  60
        4.1.2 实验材料的选择及处理  60-61
      4.2 差异表达基因的定位分析  61-62
        4.2.1 农垦58S及其衍生光温敏核不育系育性基因的定位  61
        4.2.2 非农垦58S不育基因源的光温敏核不育系育性基因的定位  61-62
      4.3 差异表达基因与蛋白的相关性分析  62-63
小结  63-64
参考文献  64-75
附录  75-85
  1 博星表达谱基因芯片实验操作流程  75-79
  2 杂种优势表达谱基因芯片荧光标记与样品的对应关系  79
  3 杂种优势表达谱基因芯片杂交结果  79-81
  4 水稻育性芯片差异表达基因染色体定位图的解释  81-82
  5 差异表达蛋白的质谱分析M/Z图  82-85
致谢  85

功能基因组技术平台上水稻杂种优势分子机理的研究

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