一、Fine Mapping of Fertility Restoring Gene for Cytoplasmic Male Sterility in Cotton (Gossypium spp. ) Using RAPD and SSR(论文文献综述)
高斌[1](2021)在《棉花细胞质雄性不育恢复基因的定位、克隆与验证》文中进行了进一步梳理细胞质雄性不育(Cytoplasmic Male Sterility,CMS)是一种由线粒体基因异常引起的具有母性遗传特征的性状,在高等植物中很常见。在农作物中,CMS系是杂种优势利用中极为重要的遗传资源,广泛应用于杂交育种。棉花是我国重要的纤维作物,随着我国植棉面积的下降,提高棉花产量是棉花育种的一大目标。棉花具有非常明显的杂种优势,产量和品质的杂种优势在棉花的育种中被广泛利用。细胞质雄性不育系在棉花中具有巨大的利用优势,能在杂交育种中最大限度降低自交率,比人工去雄和化学杀雄法更省时省力;相比于细胞核雄性不育,细胞质雄性不育系在不育系繁殖方面也有具有一定的优势。但棉花细胞质雄性不育性状在生产上的三系配套应用相对较晚,恢复系的恢复力不强是强优势配组的一个障碍。恢复系转育是筛选强杂交优势配组的必需途径。目前棉花的细胞质雄性不育恢复基因尚未被克隆,为了提高恢复系转育效率和实现恢复基因的分子应用,定位和克隆恢复基因具有重要意义。本研究使用混池测序和遗传群体定位,对细胞质雄性不育系6001A的恢复系7R13的恢复基因进行定位,通过扩增子测序和三代测序,克隆了恢复基因的候选基因,并通过愈伤恢复实验初步验证了候选基因,主要结果如下:(1)表型鉴定。6001A花药败育发生在不育系花蕾5-6 mm左右时,减数分裂前后,恢复系7R13对6001A的育性恢复作用强,恢复度高。田间F2群体的育性恢复表型分离模式证明育性恢复为单基因控制,具有完全显性效应。(2)基因定位。通过s BSA-seq将Rf基因初定位在D05:3298333-48126864,约15.14 Mb的区间。通过群体基因型分析,获得Rf基因最近的两个SSR分子标记Gh_4740和NAU3938,对应的物理区间为2.66 Mb(D05:44749577-47409880)。(3)区间PPR-cluster进化分析。定位区间包含一个大型的PPR-cluster,由20个RFL-PPR同源序列组成。通过全基因组PPR基因家族分析发现D05区间PPR簇相比其他染色体区域具有成员多、密度高、同源性高的特点。在全基因组共鉴定到54个与区间PPR同源的序列,推断A04和D05上的PPR与棉属祖先更接近,恢复基因的形成可能是D05区间PPR簇内基因位点特异性选择的结果,且很可能保留了D05的同源PPR簇在序列上的相似性,D05同源PPR簇的相似性更高、成员更多的特点具有更理想的进化可塑性,能更积极和快速地应对线粒体基因突变。(4)序列克隆与标记开发。初步克隆区间PPR基因发现恢复基因所在的区间PPR簇可能存在大量变异且包含的PPR基因数量未知,TM-1参考基因组序列不能准确指导对本研究中恢复系区间PPR的克隆和定量分析。根据克隆的序列信息和多态性SLAF标签,开发了两个在生产上可应用于检测恢复系7R13纯度的分子标记。(5)设计Homocap-seq方案克隆恢复基因。为在大量的同源RFL-PPR中克隆恢复基因,设计了Homocap-seq方案,并开发了扩增子分析全套脚本,具有较高的实用性。通过分析恢复系特异的扩增子,发现了恢复系区间与参考序列存在巨大差异,根据高深度的恢复系特异扩增子克隆了3个PPR基因,进而通过表达筛选确定2个PPR为候选恢复基因。通过三代测序对Rf基因区间的所有PPR进行了注释,发现恢复系区间的PPR簇比普通陆地棉更为庞大,并通过PCR克隆的方法,获得了区间所有完整型和提前终止型PPR的准确序列。计算Rf区间PPR的相对表达水平验证了扩增子分析结果。组织表达模式分析表明n-PPR-1和n-PPR-2为花药发育早期特异表达的基因。进化分析表明,n-PPR-1可能是在CMS压力下,由n-PPR-5新形成的一个原位复制产物。最后,基于胁迫敏感的CMS效应建立了愈伤快速验证体系,通过一个转育的CMS遗传转化受体YZ1A,验证了n-PPR-1,而不是n-PPR-2,对YZ1A的愈伤盐胁迫反应具有抑制作用,证明n-PPR-1具有恢复CMS相关表型的功能。
左志丹[2](2021)在《CMS-D2细胞质和恢复基因的效应研究》文中提出为研究哈克尼西棉细胞质雄性不育系的细胞质和恢复基因是否会对棉花苗期生长、叶片光合特性、花药育性以及最终的产量和纤维品质性状产生影响。本课题组前期采用保持系ZB[N(rfrf)]为亲本,分别与恢复系ZBR[S(Rf Rf)]进行正反交、与不育系ZBA[S(rfrf)]进行杂交,然后以ZB[N(rfrf)]为轮回亲本,经过10代回交,创制出保持系ZB的三种哈克尼西棉恢复基因近等基因系材料,基因型分别为S(Rfrf)和N(Rfrf)以及S(rfrf)。本研究以基因型为S(Rfrf)和N(Rfrf)的材料分别自交,通过与恢复基因紧密连锁的分子标记Indel1892检测,得到哈克尼西棉不育胞质恢复系SR[S(Rf Rf)],陆地棉可育胞质纯合恢复系NR[N(Rf Rf)],NR、SR自交繁种,保持系ZB自交得到NB[N(rfrf)],ZB与NR杂交得到NH[N(Rfrf)],ZBA与NR杂交得到SH[S(Rfrf)],最终成功创制出2套同核异质和1套同质异核的哈克尼西棉恢复基因近等基因系材料NH[N(Rfrf)]和SH[S(Rfrf)],NR[N(Rf Rf)]和SR[S(Rf Rf)],NR[N(Rf Rf)]和NB[N(rfrf)],五种材料的核遗传背景均来自保持系ZB,2020年分别种植于黄河流域棉区(河南安阳)和长江流域棉区(江西九江)。对苗期生长性状、全生育期叶片光合生理参数、花药发育状况、产量及其构成因素以及纤维品质性状进行差异显着性分析和相关分析,以期阐明哈克尼西棉不育胞质和恢复基因的效应及其在杂种优势育种中的利用价值。本研究系统探讨了哈克尼西棉不育胞质和恢复基因对陆地棉主要性状的影响,研究结果对棉花胞质不育“三系”杂交种选育和改良具有重要的指导意义。研究结果如下:哈克尼西棉不育胞质效应结果显示:(1)不育胞质对棉花苗期生长无明显不利影响,SH较NH,SR较NR的株高、鲜重、干重均有上升趋势,但差异不显着;(2)不育胞质杂合恢复系SH和不育胞质恢复系SR的净光合速率在苗期显着高于可育胞质杂合恢复系NH和可育胞质恢复系NR,到花铃期以后则出现相反的趋势。蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度变化趋势和净光合速率基本一致;(3)不育胞质杂合恢复系SH和不育胞质恢复系SR在高温胁迫下花药育性均显着低于可育胞质杂合恢复系NH和可育胞质恢复系NR,主要表现在花粉量明显减少、可育花粉率和花粉体外萌发率显着降低;(4)不育胞质对产量性状具有显着的负效应,主要表现为籽棉产量和皮棉产量显着降低,单株铃数明显减少和衣分显着降低;(5)不育胞质对棉花纤维品质无显着影响,在安阳点能够增加棉花纤维强度,但差异不显着;(6)总体上来说,不育胞质对净光合速率、花药发育和产量等性状的负效应在夏季温度较高的长江流域棉区表现更为明显。恢复基因效应结果显示:(1)恢复基因对棉花苗期生长性状、花药发育以及全生育期净光合速率无显着影响;(2)恢复基因对黄河流域棉区棉花产量性状具有显着的正效应,对长江流域棉花产量无显着影响;(3)恢复基因可以显着增加棉花纤维长度。
梁静思[3](2021)在《马铃薯“合作88”重要性状遗传定位及单倍型基因组组装》文中指出中国是马铃薯种植和生产大国,种植面积和产量居世界第一,西南地区是我国马铃薯主产区之一,对我国马铃薯产业的发展和农业精准扶贫具有重要意义。合作88是具野生型细胞质的同源四倍体马铃薯,具优良的植物学和农艺学特性,是西南地区马铃薯主栽品种,在云南省有多年种植历史。前期调查发现,近年合作88卷叶病毒病(PLRV)、紫顶病(PPT)发病呈上升趋势,伴随着植株和种薯退化,产量整体水平持续降低。本研究首先通过分析合作88亲本和500份自交分离群体后代的PLRV抗性、PPT抗性和产量3个重要农艺性状的遗传分离规律,接着基于全基因组水平大规模开发与PLRV抗/感、PPT抗/感及产量高/低极端分离群体特异性SNP,并构建3个重要性状的高密度遗传图谱和QTL定位。随后基于全基因组水平开发合作88及50份孤雌生殖降倍材料SNP位点并进行过滤,对第3(4)套单倍型分型和组装,最后进行基因组分析和注释。本研究的主要结果如下:1.在昆明、大理和昭通3个地区分别种植合作88亲本及500份自交分离群体后代,并持续统计PLRV、PPT症状和产量。结果表明500份自交分离群体后代PLRV症状在3个地区均呈正态分布,亲本位于2级,性状分离较明显。根据表型推测,PLRV抗性基因的基因型为DDdd,染色体呈完全均衡式分离或存在随机分离。对3个地方PLRV症状进行差异分析发现,大理和昭通之间差异不显着(P=0.224>0.05),昆明和大理(P=0.029<0.05)昆明和昭通(P=0.041<0.05)差异显着。DAS-ELISA验证表明,PLRV在田间存在潜伏侵染和复合侵染现象。PPT症状为0级的植株在3个种植地的500份自交分离群体后代中数量最多,为优势群体,亲本合作88位于0级,后代群体性状分离明显。PPT抗性基因的基因型为Dddd,染色体随机分离。昆明和大理(P=0.046<0.05)、昆明和昭通(P=0.032<0.05)差异显着,大理和昭通(P=0.307>0.05)差异不显着。在3个地方中,500份自交分离群体产量均呈正偏态分布,对3个地方的产量进行差异性分析表明,昆明和昭通差异不显着(P=0.237>0.05),昆明和大理(P=0.039<0.05)和大理和昭通(P=0.021<0.05)差异显着。2.基于PLRV抗/感、PPT抗/感和产量高/低极端分离群体为作图群体,在全基因组水平检测SNP,共挖掘到1789个与PLRV关联的SNP位点,1208个与PPT关联的SNP位点和1955个与产量相关的SNP位点。利用Join Map 4.0构建了抗PLRV高密度遗传图谱总长5599.6 c M,标记间平均距离3.13 c M,检测出4个与PLRV抗病相关的QTL,其中Pa PLRV.1和Pa PLRV.2为主效QTL,位于Chr11_1、Chr1_1,遗传贡献率分别为11.94%和10.88%。抗PPT遗传图谱总长为5031.7 c M,标记间平均距离4.17 c M,并检测出5个PPT抗性QTL,其中Pa PPT.1和Pa PPT.2为主效QTL,分别位于Chr9_2和Chr5_2,可分别解释16.46%和13.51%的表型变异。通过将QTL定位于合作基因组中,发现Pa PPT.3的区间非常短,仅3226bp。随后,通过同源注释发现该区域与5个功能未鉴定的假定蛋白同源性较高,其中2个存在于芽孢杆菌,3个存在于番茄中,可能与合作88(PPT症状0级)对PPT的抗性有关。最后,利用1955个与产量相关的SNP标记构建遗传图谱,遗传图谱总长度为5551.3 c M,标记间平均距离2.84 c M,共计检测到12个与高产相关的QTL,其中Pa PY.1、Pa PY.2和Pa PY.3为主效QTL,分别位于Chr7_2、Chr5_1和Chr11_1,3个主效QTL的遗传贡献率分别为14.87%、13.59%和10.53%。3.基于全基因组检测亲本合作88和50份孤雌生殖降倍群体的SNP位点,发现合作88中共27,079,353个SNP位点,16,021,336个孤雌生殖降倍群体共有SNP位点,共获11,058,017个四倍体合作88特有SNP,映射这些SNP在合作88测序原始数据中的reads,共获得219,833,378条reads作为第3(4)套单倍型的原始数据进行无参组装。结果发现,SOAPdenovo2的无参组装效果更佳,组装总序列(Chr3)长度为1,949,177,985 bp,Scaffold N50为1,334,921 bp,GC含量35.75%。随后把得到的Scaffold Mapping至DM的12条染色体中。同时第1套(Chr1)和第2套(Chr2)单倍型通过以RH为参考基因组获得。整合3套单倍型数据,获得大小为2,389,047,388 bp的合作88三倍体水平基因组草图,基因组平均GC含量35.58%。随后对基因组进行注释,共获得450,854个注释序列,其中9,142个注释为第3(4)套单倍型所特有。本研究在二倍体水平进一步完善了马铃薯抗PLRV以及产量决定位点定位,首次分析了合作88抗植原体病害的抗性遗传机制,并将抗PPT基因精细定位于Chr 3_1中(总长度3226 bp)。另外,通过差异SNP挖掘和无参组装,本研究也初步得到了3倍体水平马铃薯合作88基因组草图,其结果可较好地用于种质资源创新和分子设计育种,也有利于推进高原特色主粮生产的“绿色革命”。
牛富强[4](2021)在《牡山羊草细胞质雄性不育小麦育性恢复基因Rfd1的精细定位及其候选基因的功能验证》文中研究表明杂种优势作为提高小麦产量的重要途径,在小麦育种实践中具有重要作用。细胞质雄性不育(CMS)是利用杂种优势的重要手段,对于促进小麦杂种优势的研究与利用具有重要的意义。Ju706A是D2型细胞质雄性不育系,具有易恢性强,抗病能力佳等优点,在育种实践中具有广泛的应用前景,但其育性调控机制并不清楚。因此,本研究以不育系Ju706A、其同型保持系706B及恢复系LK783为供试材料,对它们进行小花、花药、小孢子的表型观察;构建回交群体Ju706A//LK783/706B,利用集团分离分析法(BSA)和SSR分子标记对育性恢复基因Rf进行初步定位;利用小麦660K基因芯片分型技术和开发的SNP分子标记缩小候选区域,对Rf进行精细定位,并通过转录组数据和实时荧光定量(q RT-PCR)对候选基因进行筛选、鉴定;同时基于克隆的序列差异,设计特异In Del标记用于分子标记辅助选择;通过对候选基因进行亚细胞定位并利用大麦条斑花叶病毒介导的基因沉默(BSMV-VIGS)技术对候选基因的功能进行初步验证,获得以下研究结果:1.Ju706A、LK783及其F1代表型观察结果表明,LK783的雄蕊和雌蕊发育正常,花粉粒能被I2-KI溶液完全染色;Ju706A的花药瘦小,I2-KI染色不完全,表现为典败和染败特征;F1表现出正常的雌蕊和雄蕊,大多数花粉粒可被I2-KI染色。Ju706A、LK783的三核期花药扫描电镜观察可见,LK783具有正常的花药外皮层、内皮层、小孢子;而Ju706A的花药外皮层排列不规则、内皮层中乌氏体稀疏、小孢子小而皱缩。由上说明Ju706A的雄性育性能够被LK783恢复,其F1表现与LK783相似的表型特征。2.Ju706A//LK783/706B的回交后代群体的不育植株和可育植株表现1:1.2分离比,经卡方测验,Ju型细胞质雄性不育小麦的育性恢复符合孟德尔一对基因的分离规律,其育性恢复由一对显性基因控制。利用356对SSR引物在亲本和DNA混合池中进行多态性标记的筛选,共有9对SSR引物与恢复基因Rf连锁,且均位于1B染色体上。将这9对SSR引物在不育单株中进行检测并构建遗传连锁图谱。结果表明,恢复基因Rf与Xgwm18和Xgpw1143标记紧密连锁,遗传距离分别是4.1 c M和10.7 c M。3.通过小麦660K基因芯片分型,差异SNP位点的27%集中于1B染色体上,与初步定位结果一致。通过设计特异的SNP标记并在亲本和DNA混合池中筛选,找到6个与目标基因紧密连锁的多态性标记,分别是AX-94768879、AX-95117169、AX-174254104、AX-111201011、AX-94793363、AX-111281507。根据多态性标记和交换单株数量将恢复基因Rf缩小在SNP标记AX-174254104和AX-111201011之间2 Mb的区间。该区间含有19个候选基因,通过RNA-Seq数据和基因在各组织的表达水平,将候选基因锁定于Traes CS1B02G197400LC。该基因(暂命名为TaRfd1)编码果胶酯酶/果胶酯酶抑制剂,在花药中高表达,且在可育花粉的三核期表达量最高。4.以LK783和Ju706A的花药c DNA为模板,成功克隆出TaRfd1。序列分析表明,LK783和Ju706A的CDS序列之间有23处SNP的差异及7bp的缺失(CCGGGGG)差异,这7bp的缺失导致了从第393个氨基酸开始,其氨基酸序列发生了变化。基于Ju706A中7bp的缺失,设计了一个Indel标记Xnwafu1,该标记能100%鉴定出BC1F1群体中的所有不育植株,能鉴定97.6%的保持系、93.4%的恢复系及70.3%的收集材料。进化树分析表明该基因与节节麦的同源基因亲缘关系最近,可能有相似的功能。5.亚细胞定位结果表明,果胶甲酯酶定位在细胞壁上。通过大麦条斑花叶病毒侵染(BSMV-VIGS)对TaRfd1进行有效沉默,发现TaRfd1沉默后,小花瘦小、花药不开裂、I2-KI染色不充分、精核呈圆形、花粉粒皱缩、花粉萌发率下降;细胞学观察表明,沉默植株的花药外皮层排列散乱、乌氏体稀疏、小孢子皱缩、花药绒毡层细胞延迟降解、小孢子外壁排列不规则、孢粉素沉积异常;基因表达、结实率调查及果胶含量测定结果表明,沉默植株中TaRfd1基因表达量下降、结实率降低、果胶含量升高。以上结果均表明TaRfd1与育性紧密相关。
陈彦儒[5](2021)在《粘果山羊草(Aegilops kotschyi)细胞质雄性不育小麦KTP116A育性恢复基因位点Rfk1的精细定位及分子克隆》文中研究指明小麦是全球重要的口粮作物,提高小麦单产对于保护全球粮食安全意义深远。目前,小麦单产水平处于爬坡阶段,杂种优势利用是增加小麦单产的有力途径之一,细胞质雄性不育已成为小麦杂种优势利用的核心手段。然而,在杂交小麦种子生产过程中,传统的细胞质雄性不育材料存在繁、制种成本高,纯度难以保证等关键问题,严重阻碍了杂交小麦的研发和利用。为突破这一瓶颈,本研究团队创制了具有粘果山羊草(Aegilops kotschyi)细胞质的温敏雄性不育(TCMS-K)小麦KTP116A,该不育类型育性转换明显,且转换的临界温度较高,适应我国黄淮冬麦区、西南冬麦区、西北春麦区、东北春麦区等小麦产区的生态条件,可实现“一系两用”,在“两系”杂交小麦育种中具有重大的应用潜力和前景。本研究以KTP116A、其同型保持系TP116B和恢复系LK783为材料,通过构建BC1F1作图群体,采用正向遗传学与BSR-seq分析策略,对来自LK783中的主效育性恢复基因位点Rfk1进行了精细定位;结合q RT-PCR与RNA-Seq技术手段,对Rfk1候选基因进行了预测与克隆鉴定;并筛选与Rfk1紧密连锁的分子标记用于分子标记辅助选择育种。获得的主要结果如下:1.扫描电镜观察、花粉碘化钾染色发现,LK783及回交群体可育单株的花药形态饱满,顶端开裂,外壁纤维细胞排列整齐,内壁乌氏体均匀致密,富含孢粉素,花粉粒可被I2-KI充分染色。而KTP116A的花药相对瘦小,花药顶端未表现开裂,外壁纤维细胞排列紊乱,内壁中乌氏体粘连散乱,且花粉粒边缘不能被I2-KI充分染色,是典型的染败特征。2.通过SNP-index法和连锁分析,将Rfk1定位在PCR标记Xnwafu_6和SSR标记Xbarc137之间约6.9 cM的遗传距离内。进一步在初步定位区间内设计KASP标记,结合其他分子标记将Rfk1定位到了Xnwafu_6和Xnwafu_1B32之间约26.0 Mb的物理区间内。通过小麦eFP数据库和荧光定量PCR筛选该区间内花药差异表达基因,最终确定Traes CS1B02G197400LC是为其可能的候选基因。3.对TraesCS1B02G197400LC全长CDS区域的克隆结果表明,该基因全长1350bp,仅一个外显子,含有一个PMEI_like保守结构域,是果胶酯酶超家族中的一员。LK783与KTP116A的编码序列中共有10个氨基酸非同义突变;KTP116A克隆得到的序列在1177 bp处存在一个7 bp碱基片段缺失,导致了编码蛋白结构的改变。另外,表达分析结果表明,该基因存在于小麦根、茎、叶和花药中,并在小麦花药中差异表达,且在三核期表达差异达到显着。4.通过对候选区间内分子标记的筛选,获得了一个与Rfk1紧密连锁的分子标记Xnwafu_4。该标记在供试恢复系和不育系中表现出稳定的多态性。结实率和带型统计分析表明,该标记2018年和2019年测交试验中准确率分别达到90.4%和94.8%。
黄莎[6](2021)在《陆地棉优质早熟群体产量与纤维品质性状QTL定位》文中研究表明棉花是世界首要的天然纤维作物,同时也是重要的蛋白作物和油料作物。棉花的产量和纤维品质是棉花研究中最受关注的部分,棉花的产量与纤维品质性状都是数量性状,且两者之间呈一定的负相关关系,所以需要研究者对棉花产量性状和纤维品质进行不断深入研究。本研究以陆地棉优质品种渝棉1号为母本与早熟品种超早3号为父本进行杂交,构建了一个包含184个单株的(渝棉1号×超早3号)RIL F2:6群体。利用SSR分子标记和SLAF-seq SNP标记共同构建高密度遗传图谱,在多环境鉴定产量和纤维品质性状基础上,定位棉花产量性状和纤维品质性状的QTL。主要研究结果如下:1.产量、纤维品质性状表型分析鉴定的9个性状在4个环境中均呈正态分布。除纤维断裂比强度外,其它性状均存在超亲分离现象。方差分析结果显示,各性状基因型和环境效应均达极显着。相关性分析显示,纤维整齐度、纤维断裂比强度、纤维伸长率都与纤维长度呈显着正相关,纤维断裂比强度、纤维伸长率都与纤维整齐度呈显着正相关,纤维伸长率与纤维断裂比强度,籽指和衣分两两呈显着正相关,纤维长度、纤维断裂比强度都与马克隆值呈显着负相关。2.遗传图谱利用3578对SSR引物对亲本进行多态性筛选,筛选出有多态性的引物145对,多态性比率为4.05%。对分布于26条染色体的8020个SSR与SNP标记进行遗传连锁分析,构建的遗传图谱共2945个位点,包括41个SSR位点和2904个SNP位点,图谱遗传长度4650.71 cM,两个位点之间的平均遗传距离为1.58 cM,覆盖陆地棉基因组总长的98.30%。At亚组1525个位点,遗传长度为2415.27 cM,覆盖At亚基因组的98.42%;Dt亚组1420个位点,遗传长度为2235.44 cM,覆盖Dt亚基因组的98.10%。3.产量和纤维品质性状QTL定位共定位到78个与产量和纤维品质性状相关的QTL,分布于26条染色体,包括37个产量性状QTL,41个纤维品质性状QTL,LOD值分布在2.50~7.76,解释表型变异6.4%~23.4%。At亚组共定位到38个QTL,Dt亚组共定位到40个QTL。42个QTL有利等位基因来源于渝棉1号,36个QTL有利等位基因来源于超早3号。有10个QTL在两个以上环境中检测到,纤维长度QTL qFL-D11-1在四个环境均检测到。在4条染色体上共检测到5个QTL簇,包含17个QTL。定位环境稳定QTL将有助于后续开展棉花产量和纤维品质性状QTL的精细定位和图位克隆研究,同时也可用于高产优质棉花新品种培育。
余静文[7](2021)在《基于全基因组重测序解析新疆海岛棉遗传变异及纤维性状相关基因的挖掘》文中进行了进一步梳理海岛棉(Gossypium barbadense L.)是世界上广泛种植的栽培棉之一,因其在纤维品质和抗病性等性状上的突出表现而受到人们的广泛关注。近年来,随着测序技术快速发展,测序成本的降低,基因组学的相关研究进入了高通量、高精度的新时期。基于新型测序技术的海岛棉高质量基因组组装已经完成,而利用高通量的重测序可实现对海岛棉群体的精细分析和基因定位,并为海岛棉基因组资源的高效利用创造条件。新疆自治区是我国目前唯一的海岛棉生产基地,利用分子标记探索新疆棉区自育海岛棉群体遗传变异特点,鉴定具有遗传改良价值的关键基因对加速新疆海岛棉育种进程有着重要意义。本研究对240份海岛棉材料进行了高通量重测序,构建海岛棉的高精度基因组变异图谱,并利用鉴定的遗传变异多态性解析该海岛棉群体的结构和连锁不平衡特点。对12个重要的性状进行表型鉴定和全基因组关联分析,为海岛棉分子生物学研究和遗传改良提供重要遗传信息,主要研究内容和结果如下:1.对220份新疆自育海岛棉资源和20份其它棉区的海岛棉种质资源进行重测序。共获得6.34 Tb的测序数据。通过与基因组的序列比对和群体变异检测,共鉴定到3632231个高质量的单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)和221354个片段的插入缺失(Insertion-deletion,In Del)。2.利用系统发育分析、主成分分析(Principal components analysis,PCA)和STURUCTURE分析等方法对该群体进行群体结构预测,发现240个海岛棉材料大致分为5个亚群,其中新疆海岛棉群体大致由4个亚群组成。新疆之外,包括美国、埃及、东亚国家、我国云南和海南等地的海岛棉种质资源单独聚类,并与新疆自育海岛棉存在一定的遗传距离。说明新疆海岛棉逐渐形成了独具特色的海岛棉资源类型。3.海岛棉不同亚群间性状表型变异丰富,特别是纤维品质性状。群体遗传学发现,不同亚群间的遗传多样性差异不明显,国外海岛棉种质资源的遗传多样性整体水平高于新疆海岛棉。连锁不平衡(Linkage disequilibrium,LD)分析发现,新疆海岛棉种质资源的LD水平高于陆地棉和亚洲棉,且At亚组的LD衰减距离大于Dt亚组。4.分别在两个试验点对12个重要的棉花性状进行连续两年的表型鉴定,利用统计分析计算性状间的相关性以及广义遗传力(Broad-sense heritability,BSH),并对表型的多样性进行分析。极显着正相关的性状有单铃重与皮棉和籽棉产量、衣分与皮棉产量、株高与皮棉和籽棉产量、株高与第一果枝节位和单株铃数,以及单株铃数与皮棉和籽棉产量。极显着负相关的性状有第一果枝节位和皮棉产量、衣分、单株铃数。总体看来,纤维品质性状之间的相关性强于产量性状。BSH的变化范围为0.17(单株铃数)至0.57(衣分),其中纤维品质性状的遗传力水平整体来看高于产量性状,可见纤维产量更易受到环境因素的影响。5.用表型数据的最优线性无偏估计(Best linear unbiased prediction,BLUP)值与基因型数据进行全基因组关联分析(Genome-wide association studies,GWAS),基于较严格的阈值(p<0.05/n)共鉴定了168个显着相关核苷酸多态性位点(Single nucleotide polymorphism,SNP)。基于建议相关的阈值(p<1/n)共鉴定了2645个SNP。所鉴定的SNP在基因组上分布不均匀,其中D11号染色体的SNP最多,其次为A07染色体。Dt亚组的SNP数量多于At亚组。对于研究的性状而言,鉴定到的纤维强度关联信号最多,其次是衣分,而籽棉产量和第一果枝节位没有鉴定到显着的关联信号,这可能与性状本身的复杂性和对环境因素的敏感性等因素有关。6.基于上述关联分析结果,利用连锁不平衡系数、基因功能注释和RNAseq等方法筛选候选基因,并用不同纤维强度或衣分表型的海岛棉材料进行q PCR表达分析。鉴定出3个与纤维强度相关的候选基因,包括编码酪蛋白激酶I的基因GB_D11G34371、编码微管相关蛋白的基因GB_D11G3460和GB_D11G3471;1个与衣分相关的重要候选基因GB_A07G1034,该基因编码一种受BRs调节的受体激酶。综上所述,本研究利用重测序完成了海岛棉群体的基因分型,解析了海岛棉的群体结构、连锁不平衡和遗传多样性等特征。并对新疆海岛棉12个重要的性状进行了GWAS分析,其中纤维强度和衣分性状鉴定到了较多的稳定关联SNP。着重分析以上两个性状的关联结果,最终筛选到了2个与纤维强度相关和1个与衣分相关的候选基因。为海岛棉遗传改良提供重要理论基础和目的基因。
程翔,汤冰倩,刘峰,马艳青[8](2020)在《辣椒雄性不育分子标记研究进展》文中提出本文简要综述了辣椒雄性不育、分子标记技术以及国内外辣椒雄性不育分子标记研究进展,并对今后雄性不育研究进行了展望,以期为利用分子标记选育雄性不育系研究提供参考。
张梦[9](2020)在《高温胁迫下DNA甲基化调控棉花CMS-D2恢复系育性的表观机制初探》文中指出近年来,随着人工杂交制种成本的逐年提升,细胞质雄性不育(CMS)已经逐渐成为棉花杂种优势利用领域研究的热点。然而,哈克尼西棉细胞质雄性不育(CMS-D2)恢复系花药发育容易受持续高温胁迫影响,从而限制了棉花“三系”杂交种的大面积推广应用。虽然已有一些研究报道DNA甲基化参与调控植物花药发育,但是对高温胁迫下全基因组DNA甲基化动态在棉花CMS-D2恢复系育性中的潜在调控角色目前仍缺乏系统的分析和探究。本研究首先利用全基因组甲基化测序(WGBS)技术对保持系ZB(耐高温)及其近等基因恢复系ZBR(高温敏感)在高温胁迫和适宜温度条件下花药发育关键时期(长度约为3mm的花蕾)的4个样品进行比较分析,并绘制了高温胁迫下棉花花药发育的单碱基分辨率胞嘧啶甲基化图谱;随后,通过整合的转录组数据进一步探究了ZB和ZBR花药发育过程中响应高温胁迫的表观基因组变化差异与转录表达变化之间的关系,并结合体外喷施处理的实验结果,初步解析了高温胁迫引起棉花CMS-D2恢复系花药不育的潜在表观机制。主要研究结果如下:1.以保持系ZB为例,棉花花药基因组在所有测序的胞嘧啶位点以及CG、CHG和CHH序列环境下分别呈现出大约31.6%、68.7%、61.8%和21.8%的甲基化水平,这代表了花药全基因组的DNA甲基化水平百分比。在棉花染色体上的基因富集区域,转座元件(TEs)的密度较低,并伴随着相对较低的甲基化水平;正相反,TEs富集区域具有较高密度的胞嘧啶甲基化分布。棉花花药中胞嘧啶甲基化位点偏好性与DNA序列环境以及具有高或低胞嘧啶甲基化密度的序列区域均高度相关,但是在高温胁迫下并没有发生改变。在高温胁迫下,ZBR中CG和CHG甲基化水平仅呈现出稍微的增加,然而ZB尤其在启动子和重复序列区域发生了明显的CHH去甲基化。2.在棉花花药基因组中,启动子区甲基化程度似乎与基因表达水平并没有明显的关联,只有启动子区未发生甲基化的基因呈现出相对更高的表达水平;然而,基因主体区DNA甲基化程度与基因表达水平之间具有明显的正相关关系。此外,大多数响应高温胁迫的差异表达基因(DEGs)并没有与对应的DNA甲基化变异相关联。3.通过系统分析棉花花药中转座元件的DNA甲基化模式,发现不同转座元件的DNA甲基化水平高低与其序列长度高度相关。在高温胁迫下,保持系ZB在CG、CHG和CHH序列环境下均有更多的差异甲基化转座元件(DMTEs)发生了明显的去甲基化;相反,与ZB相比其近等基因恢复系ZBR中呈现出更多高甲基化的TEs。4.整合甲基化组和转录组数据分析表明,DNA甲基化介导氧化磷酸化通路相关基因(包括GhNDUS7、GhCOX6A、GhCX5B2和GhATPBM)的转录变化,可能在高温胁迫下的花药发育过程中发挥着至关重要的角色。5.在高温胁迫下对ZBR的花蕾和叶片进行不同浓度的DNA甲基转移酶抑制剂5-氮杂胞苷(5-azaC)喷施处理,结果表明DNA去甲基化有助于棉花花药的正常发育;然而,在高温胁迫下对ZB的花蕾和叶片进行不同浓度的DNA甲基化促进剂三氟甲烷磺酸甲酯(MTFMS)喷施处理,结果发现增加的DNA甲基化水平只能部分抑制花药发育。
韩玉翠[10](2020)在《YS型小麦温敏雄性不育基因定位及表达调控研究》文中进行了进一步梳理小麦(Triticum aestivum L.)是最重要的粮食作物之一。长期以来,作物杂种优势研究及利用在提高产量、提高品质、提高抗逆性等方面发挥了重要作用,取得了巨大的社会效益和经济效益。利用小麦杂种优势是提高小麦产量的重要途径之一。光温敏雄性不育系在小麦杂种优势利用中发挥着重要作用。YS3038是本实验室培育的YS型小麦温敏雄性不育系,在小孢子发育的减数分裂时期到单核期,平均温度低于18℃时完全不育,可作为不育系,平均温度高于20℃时完全可育,可自交保持,但其育性转换的分子机制尚不清楚。本研究以探索YS3038的育性转换机制为目的,对温敏不育系YS3038进行了多方位的系统的研究。为了明确育性转换关键时期,进行了花药和小孢子生育过程的细胞学观察和育性转换时期分析,确定了育性转换时期;为了鉴定不育候选基因,对不育基因进行了定位;为了进一步筛选定位区间的候选基因及其它育性相关候选基因,对YS3038进行了转录组分析,并对获得的关键基因进行了大麦条状花叶病毒诱导基因沉默(BSMV-VIGS)验证;为了进一步了解筛选到的育性相关基因的上游调控因子,对YS3038的非编码RNA进行了鉴定和调控关系分析,并对育性转换调控机制进行了预测。获得的主要研究结果如下:1.在不育条件下YS3038的雌蕊发育完全正常,开花时花药细长并且不开裂(有花粉型),导致不能自交结实。减数分裂前期花药内表皮细胞中叶绿体出现了缺陷,发育到二核期时叶绿体类囊体结构呈线性。花药绒毡层细胞在减数分裂时期发生了提前降解,而此时没有观察到明显的绒毡层小体和造油体。小孢子在单核晚期时发生质壁分离,发育到二核期时填充物质较少、分布不均匀、染色较浅,且小孢子液泡化严重、不规则,这表明二核期的小孢子发育明显异常。育性转换实验发现YS3038小孢子发育受阻于单核晚期到二核期。2.利用极端个体DNA混池和小麦660K芯片,将不育基因定位于小麦1B和6B染色体上。定位于1B染色体上的两个区间的物理位置分别为81 Mb-91 Mb和363Mb-389 Mb,定位于6B染色体上的一个区间的物理位置为480 Mb-520 Mb。1B染色体的两个定位区间共包含283个基因。构建1B染色体的遗传连锁图谱,定位到一个主效QTL,记作Tae TCMS1,遗传距离为7.23 c M,可解释27.3190%的表型变异,此QTL的位置与1B染色体上的81 Mb-91 Mb区间基本一致,此区间包含31个候选基因。3.不同生育时期由不同基因表达来参与YS3038的花药发育过程。不同育性条件下,二核期的差异表达基因最多。1B染色体定位区间的候选基因中,4个基因在二核期差异表达,其中两个被注释到脂质转运和代谢通路及信号转导通路上。通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)得到的两个模块分别与花药发育和育性转换高度相关。其中育性转换相关模块中差异表达基因富集到16个多与能量代谢相关的KEGG通路中。候选基因BSMV-VIGS沉默分析发现,富含亮氨酸重复序列类受体蛋白激酶(Tae RPK)和脂肪酸酰基辅酶A还原酶5(Tae Far5)基因沉默后的植株结实率明显降低,且沉默植株的基因表达量明显降低,说明Tae RPK和Tae Far5基因很可能参与了YS3038的雄性育性转换过程。4.随着小孢子的发育,不育条件下上调lnc RNA和circ RNA的比例随之增大,差异表达的mi RNA数量也随之增加。在二核期,与差异表达mi RNA具有相反表达模式的靶基因起着重要作用,主要富集于芳香族化合物的降解、泛醌与其它萜类醌的生物合成、苯丙氨酸代谢、苯丙素的生物合成途径。二核期共有184个差异表达的RNA存在调控关系。5.鉴定到两个mi RNA与前期筛选获得的两个关键基因密切相关,在二核期时unconservative_chr3B_part2_17629和unconservative_chr5B_part2_30016分别与Tae RPK和Tae Far5存在负调控关系。因此预测了YS3038的育性转换机制:unconservative_chr3B_part2_17629和unconservative_chr5B_part2_30016分别抑制Tae RPK和Tae Far5的表达,当mi RNA表达受阻时,m RNA顺利表达,保证碳水化合物运输和代谢通路、脂质转运与代谢通路、信号转导通路顺利进行,能够保证小孢子发育所需的物质和能量的需求,从而保证小孢子正常发育,反之,mi RNA的大量表达则会抑制m RNA表达,进而影响花药发育和温敏育性。
二、Fine Mapping of Fertility Restoring Gene for Cytoplasmic Male Sterility in Cotton (Gossypium spp. ) Using RAPD and SSR(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Fine Mapping of Fertility Restoring Gene for Cytoplasmic Male Sterility in Cotton (Gossypium spp. ) Using RAPD and SSR(论文提纲范文)
(1)棉花细胞质雄性不育恢复基因的定位、克隆与验证(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩略词表 |
1 文献综述 |
1.1 作物三系育种研究进展 |
1.1.1 植物细胞质雄性不育概述 |
1.1.2 作物细胞质雄性不育系的创新 |
1.1.3 作物三系杂种优势利用 |
1.2 作物CMS恢复基因研究进展 |
1.2.1 作物CMS恢复基因的定位及克隆 |
1.2.2 CMS恢复基因作用机理 |
1.3 PPR基因功能研究 |
1.3.1 PPR蛋白的进化和分类 |
1.3.2 PPR蛋白主要功能 |
1.3.3 线粒体定位PPR蛋白与胁迫反应 |
1.3.4 PPR蛋白与细胞质雄性不育 |
1.4 测序技术在基因定位与克隆中的应用 |
1.4.1 传统基因定位与测序技术的结合 |
1.4.2 BSA测序 |
1.4.3 全基因组重测序 |
1.4.4 捕获测序 |
1.5 本研究的目的和意义 |
2 细胞质雄性不育恢复基因的定位与区间PPR基因分析 |
2.1 前言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 群体构建 |
2.2.2 群体DNA提取 |
2.2.3 花药育性表型鉴定 |
2.2.4 sBSA-seq |
2.2.5 基因克隆 |
2.2.6 多态性标记开发 |
2.2.7 同源簇分析 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 表型鉴定 |
2.3.2 恢复基因定位 |
2.3.3 区间PPR基因的进化特异性 |
2.3.4 区间PPR基因的克隆 |
2.3.5 恢复系特异标记开发 |
2.4 讨论 |
2.4.1 测序技术加速基因定位 |
2.4.2 RFL-PPR进化特征 |
2.5 本章小结 |
3 细胞质雄性不育恢复基因克隆与验证 |
3.1 前言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 棉花材料 |
3.2.2 植物总RNA的提取 |
3.2.3 RT-PCR和 qRT-PCR |
3.2.4 Homocap-seq流程 |
3.2.5 分析脚本设计 |
3.2.6 扩增子分析 |
3.2.7 二代测序和纳米孔测序 |
3.2.8 PPR同源序列的鉴定 |
3.2.9 环化PCR(c RT-PCR) |
3.2.10 愈伤恢复实验 |
3.2.11 生理指标测定 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 基于PCR的同源捕获测序(Homocap-seq) |
3.3.2 Homocap-seq分析脚本设计 |
3.3.3 区间变异评估 |
3.3.4 候选基因预测与克隆 |
3.3.5 长读长测序验证 |
3.3.6 恢复系区间PPR簇注释 |
3.3.7 全基因组同源PPR表达预测 |
3.3.8 重复性、数据量和表达计算评估 |
3.3.9 候选PPR表达分析 |
3.3.10 候选PPR初步功能验证 |
3.3.11 候选PPR进化分析 |
3.4 讨论 |
3.4.1 捕获测序应用 |
3.4.2 恢复基因的验证 |
3.5 本章小结 |
4 总结与展望 |
4.1 结论 |
4.2 本研究的创新点 |
4.3 本研究的不足与展望 |
参考文献 |
附录 |
博士期间发表论文(专利) |
致谢 |
(2)CMS-D2细胞质和恢复基因的效应研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 杂种优势 |
1.1.1 杂种优势的概念 |
1.1.2 棉花杂种优势表现 |
1.1.3 棉花杂种优势利用现状 |
1.1.4 棉花杂种优势利用途径 |
1.2 棉花细胞质雄性不育系的研究和利用 |
1.2.1 棉花细胞质雄性不育系的选育 |
1.2.2 棉花细胞质雄性不育机理研究 |
1.2.3 棉花细胞质雄性不育系的细胞质效应 |
1.3 棉花细胞质雄性不育恢复系的研究和利用 |
1.3.1 棉花细胞质雄性不育恢复系的选育 |
1.3.2 恢复基因效应 |
1.4 研究的目的与意义 |
第二章 材料与方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 田间材料 |
2.2 实验试剂及耗材 |
2.3 实验仪器及设备 |
2.4 试验设计 |
2.5 实验方法 |
2.5.1 棉花叶片DNA提取 |
2.5.2 PCR反应体系 |
2.5.3 凝胶电泳检测 |
2.5.4 苗期生长参数 |
2.5.5 叶片光合作用参数 |
2.5.6 花粉量调查 |
2.5.7 花粉活力测定 |
2.5.8 花粉体外萌发 |
2.5.9 产量及纤维品质性状 |
2.6 数据统计分析 |
第三章 结果与分析 |
3.1 群体构建和纯度鉴定 |
3.2 CMS-D2不育胞质效应 |
3.2.1 不育胞质对棉花苗期生长性状的影响 |
3.2.2 不育胞质对棉花全生育期主茎功能叶光合生理指标的影响 |
3.2.3 不育胞质对高温胁迫下棉花花药发育状况的影响 |
3.2.4 不育胞质对棉花产量及其构成因素的影响 |
3.2.5 不育胞质对棉花纤维品质的影响 |
3.2.6 相关性分析 |
3.3 恢复基因效应 |
3.3.1 恢复基因对棉花苗期生长性状的影响 |
3.3.2 恢复基因对棉花全生育期主茎功能叶光合生理指标的影响 |
3.3.3 恢复基因对高温胁迫下棉花花药发育状况的影响 |
3.3.4 恢复基因对棉花产量及其构成因素的影响 |
3.3.5 恢复基因对棉花纤维品质的影响 |
第四章 讨论 |
4.1 不育胞质的效应 |
4.1.1 不育胞质对棉花光合作用与产量形成关系的影响 |
4.1.2 不育胞质对高温胁迫下棉花花药发育与产量形成关系的影响 |
4.1.3 哈克尼西棉不育胞质“三系”杂交种应用前景探讨 |
4.2 恢复基因的效应 |
4.2.1 恢复基因对棉花产量和纤维品质形成关系的影响 |
第五章 结论 |
参考文献 |
附录A |
致谢 |
作者简介 |
(3)马铃薯“合作88”重要性状遗传定位及单倍型基因组组装(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
术语及符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 马铃薯产业概括 |
1.1.1 国内外马铃薯的产业发展情况及云南省种植概况 |
1.1.2 马铃薯合作88概况 |
1.2 马铃薯自交分离群体的构建 |
1.2.1 构建自交分离群体的重要性和必要性 |
1.2.2 自交分离群体构建方法 |
1.2.3 自交分离群体的遗传规律 |
1.3 多倍体基因组组装策略,同源多倍体组装难点 |
1.3.1 多倍体基因组组装策略及难点 |
1.3.2 目前已完成组装的马铃薯基因组 |
1.4 基于全基因组的马铃薯性状决定位点挖掘及关联分析 |
1.4.1 马铃薯的重要性状 |
1.4.2 基于全基因组分子标记开发辅助育种 |
1.4.3 马铃薯重要性状与基因型关联分析的原理、方法及研究进展 |
1.4.4 遗传图谱构建及QTL定位 |
1.5 研究内容和技术路线 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 技术路线 |
1.6 研究的目的及意义 |
第2章 合作88自交分离群体后代的构建及遗传分析 |
2.1 前言 |
2.2 实验材料 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 休眠期的打破 |
2.3.2 种植策略 |
2.3.3 田间性状调查的指标 |
2.4 实验结果 |
2.4.1 合作88自交分离群体后代抗PLRV分离特点 |
2.4.2 合作88自交分离群体后代抗PPT分离特点 |
2.4.3 合作88自交分离群体后代产量分离特点 |
2.5 讨论 |
第3章 SNP的开发、遗传图谱的构建及QTL定位 |
3.1 前言 |
3.2 作图群体 |
3.3 实验方法 |
3.3.1 DNA提取和基因组测序 |
3.3.2 测序数据的质控、过滤及有参组装 |
3.3.3 基于全基因组SNP标记的开发 |
3.3.4 遗传图谱的构建和QTL定位 |
3.4 实验结果 |
3.4.1 基于全基因组水平SNP标记的开发 |
3.4.2 遗传图谱的构建和QTL定位 |
3.5 讨论 |
第4章 合作88单倍型分型、组装和注释 |
4.1 前言 |
4.2 实验数据 |
4.3 实验方法 |
4.3.1 合作88孤雌生殖材料倍性检测 |
4.3.2 DNA提取和基因组测序 |
4.3.3 测序数据的质控、过滤及有参组装 |
4.3.4 基于全基因组SNP标记的开发 |
4.3.5 合作88单倍型分离 |
4.3.6 3个软件对单倍型的组装 |
4.3.7 注释 |
4.4 实验结果 |
4.4.1 倍性鉴定 |
4.4.2 单倍型分离 |
4.4.3 单倍型的组装 |
4.4.4 合作88组装效果评估 |
4.4.5 注释 |
4.5 讨论 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(4)牡山羊草细胞质雄性不育小麦育性恢复基因Rfd1的精细定位及其候选基因的功能验证(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 小麦杂种优势的研究及利用 |
1.1.1 小麦杂种优势的研究 |
1.1.2 小麦杂种优势的利用 |
1.2 小麦细胞质雄性不育的研究 |
1.2.1 小麦细胞质雄性不育的类型 |
1.2.2 小麦细胞质雄性不育育性恢复基因的定位研究 |
1.3 分子标记技术的研究及利用 |
1.3.1 基于分子杂交的分子标记 |
1.3.2 基于PCR技术的DNA指纹技术 |
1.3.3 基于PCR技术与限制性酶切技术结合的分子标记 |
1.3.4 基于测序的分子标记 |
1.4 小麦660K基因芯片在基因定位中的研究 |
1.5 果胶甲酯酶研究进展 |
1.5.1 果胶甲酯酶的分类与结构 |
1.5.2 果胶甲酯酶的功能 |
1.5.3 果胶甲酯酶抑制剂 |
1.6 研究目的意义及技术路线 |
1.6.1 研究目的意义 |
1.6.2 技术路线 |
第二章 D~2型CMS系 Ju706A的表型观察 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验方法 |
2.2.1 试验试剂及配制 |
2.2.2 小花、花药的形态观察 |
2.2.3 碘化钾染色 |
2.2.4 扫描电镜观察 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 不育系Ju706A的小花、花药及花粉粒的表型分析 |
2.3.2 Ju706A与LK783 的扫描电镜分析 |
2.4 讨论 |
第三章 Ju706A育性恢复基因的遗传分析及初步定位 |
3.1 试验材料 |
3.2 试验方法 |
3.2.1 回交群体的构建 |
3.2.2 回交群体的结实率调查 |
3.2.3 小麦叶片基因组DNA的提取及混池构建 |
3.2.4 亲本及混池多态性标记的筛选 |
3.2.5 遗传连锁图谱的构建 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 遗传分析 |
3.3.2 分子标记的筛选结果 |
3.3.3 恢复基因的初步定位及遗传连锁图谱的构建 |
3.4 讨论 |
3.4.1 育性判断标准及遗传规律分析 |
3.4.2 恢复基因的初步定位 |
第四章 Ju706A育性恢复基因的精细定位及候选基因的筛选 |
4.1 试验材料 |
4.2 试验方法 |
4.2.1 小麦660K基因芯片分型 |
4.2.2 SNP标记的开发 |
4.2.3 小麦组织RNA的提取及c DNA第一链的合成 |
4.2.4 候选基因的预测及筛选 |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 小麦660K芯片分型结果分析 |
4.3.2 利用SNP标记缩小候选区间 |
4.3.3 候选基因的筛选 |
4.4 讨论 |
4.4.1 BSA结合小麦660K芯片对候选基因进行精细定位 |
4.4.2 候选基因的预测 |
第五章 TaRfd1 的克隆及分子标记辅助选择育种 |
5.1 试验材料 |
5.2 试验方法 |
5.2.1 TaRfd1 的克隆 |
5.2.2 序列比对与进化树分析 |
5.2.3 In Del标记的开发及合成 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 RNA 的提取及c DNA 的合成 |
5.3.2 TaRfd1 的克隆分析 |
5.3.3 进化树分析 |
5.3.4 分子标记辅助选择育种 |
5.4 讨论 |
第六章 TaRfd1 的亚细胞定位及功能验证 |
6.1 试验材料 |
6.2 试验方法 |
6.2.1 亚细胞定位载体的构建 |
6.2.2 VIGS载体的构建 |
6.3 结果与分析 |
6.3.1 亚细胞定位分析 |
6.3.2 VIGS诱导TaRfd1 沉默 |
6.4 讨论 |
6.4.1 TaRfd1 的表达模式 |
6.4.2 BSMV-VIGS技术有效沉默基因 |
第七章 结论 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
个人简介 |
(5)粘果山羊草(Aegilops kotschyi)细胞质雄性不育小麦KTP116A育性恢复基因位点Rfk1的精细定位及分子克隆(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 杂种优势利用及雄性不育 |
1.1.1 杂种优势 |
1.1.2 植物雄性不育 |
1.1.3 小麦杂种优势利用 |
1.2 小麦K型CMS系研究进展 |
1.2.1 小麦K型CMS系的来源及特点 |
1.2.2 小麦K型CMS系的改良 |
1.3 育性恢复基因相关研究进展 |
1.3.1 育性恢复基因研究概况 |
1.3.2 小麦育性恢复基因定位 |
1.3.3 小麦K型CMS系育性恢复机理研究进展 |
1.4 BSR-seq和 KASP技术在小麦基因定位中的应用 |
1.5 目的意义及技术路线 |
1.5.1 目的意义 |
1.5.2 技术路线 |
第二章 K型温敏雄性不育小麦育性恢复的表型特征 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验方法 |
2.2.1 花药材料采集与时期鉴定 |
2.2.2 花粉 I_2-KI 染色试验 |
2.2.3 花药及小孢子扫描电镜(SEM)观察 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 LK783、KTP116A及回交群体碘化钾染色分析 |
2.3.2 LK783、KTP116A及回交群体扫描电镜观察结果 |
2.4 讨论 |
第三章 恢复基因 Rfk1 的精细定位及候选基因筛选 |
3.1 试验材料 |
3.2 试验方法 |
3.2.1 基因组DNA的提取 |
3.2.2 子代极端混池构建 |
3.2.3 PCR扩增及聚丙烯酰胺凝胶电泳 |
3.2.4 KASP引物设计及扩增体系和程序 |
3.2.5 BSR-seq数据挖掘及SNP-index分析 |
3.2.6 连锁分析和遗传图谱的构建 |
3.3 结果与分析 |
3.3.1 基于SNP-index法和连锁分析对Rfk1 的初步定位 |
3.3.2 利用KASP标记对Rfk1 的精细定位 |
3.3.3 区间内候选基因的筛选 |
3.4 讨论 |
3.4.1 主效恢复基因位于小麦1BS染色体上 |
3.4.2 Traes CS1B02G197400LC作用机制的预测 |
3.4.3 SNP-index法和KASP技术在小麦育性基因定位中的实践 |
第四章 恢复基因Rfk1 的克隆及表达模式分析 |
4.1 试验材料 |
4.2 试验方法 |
4.2.1 植物总RNA的提取及c DNA第一链的合成 |
4.2.2 目的基因蛋白编码区域(CDS)全长的克隆 |
4.2.3 实时荧光定量PCR(q RT-PCR) |
4.3 结果与分析 |
4.3.1 Traes CS1B02G197400LC编码序列及蛋白分析 |
4.3.2 Traes CS1B02G197400LC时空表达模式分析 |
4.4 讨论 |
4.4.1 果胶代谢对植物育性的影响 |
4.4.2 Rfk1 编码区碱基片段缺失导致小麦育性的改变 |
第五章 与Rfk1 连锁的分子辅助选择标记的开发 |
5.1 试验材料 |
5.2 试验方法 |
5.2.1 测交F1 代群体自交结实率调查 |
5.2.2 基因组DNA提取 |
5.2.3 极端混池构建 |
5.2.4 PCR扩增及聚丙烯酰胺凝胶电泳 |
5.2.5 统计及结果分析 |
5.3 结果与分析 |
5.3.1 Rfk1 分子标记初筛 |
5.3.2 Xnwafu_4 分子标记准确性鉴定 |
5.4 讨论 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
个人简介 |
(6)陆地棉优质早熟群体产量与纤维品质性状QTL定位(论文提纲范文)
本研究受以下项目资助 |
摘要 |
Abstract |
第1章 文献综述 |
1.1 棉属的分类、起源和进化 |
1.1.1 棉属的分类 |
1.1.2 棉属的起源进化 |
1.2 种质资源及早熟棉 |
1.2.1 种质资源 |
1.2.2 早熟棉 |
1.3 DNA分子标记 |
1.3.1 一、二代分子标记 |
1.3.2 SNP分子标记 |
1.4 简化基因组测序技术 |
1.4.1 简化基因组测序技术类型 |
1.4.2 SLAF-seq技术原理 |
1.4.3 SLAF-seq技术的应用 |
1.5 遗传图谱构建 |
1.6 QTL定位 |
1.7 棉花遗传图谱构建和QTL定位研究进展 |
第2章 引言 |
2.1 研究目的及意义 |
2.2 技术路线 |
第3章 材料与方法 |
3.1 研究材料 |
3.2 主要实验设备及实验试剂 |
3.3 实验方法 |
3.3.1 DNA提取 |
3.3.2 SSR引物筛选 |
3.3.3 PAGE电泳 |
3.4 数据统计与分析方法 |
3.4.1 表型考察 |
3.4.2 相关性分析 |
3.4.3 方差分析 |
3.4.4 SSR标记基因型考察 |
3.4.5 SLAF-seq测序与结果分析 |
3.4.6 遗传图谱构建 |
3.4.7 QTL定位 |
第4章 结果与分析 |
4.1 产量和纤维品质表型 |
4.1.1 产量性状表型统计分析 |
4.1.2 纤维品质性状表型统计分析 |
4.1.3 产量与纤维品质相关性分析 |
4.1.4 产量与纤维品质的方差分析 |
4.2 遗传图谱构建 |
4.2.1 引物多态性筛选 |
4.2.2 RIL F_(2:6)群体基因型检测 |
4.2.3 SLAF-seq简化基因组测序 |
4.2.4 遗传图谱构建 |
4.2.5 标记偏分离检测 |
4.3 QTL定位 |
4.3.1 产量性状的QTL定位 |
4.3.2 纤维品质性状的QTL定位 |
4.3.3 环境稳定QTL及 QTL簇 |
第5章 讨论 |
5.1 遗传图谱构建 |
5.2 产量和纤维品质性状QTL |
5.3 QTL簇 |
第6章 结论 |
6.1 产量、纤维品质性状表型分析 |
6.2 重组自交系遗传图谱构建 |
6.3 产量和纤维品质性状的QTL定位 |
参考文献 |
致谢 |
(7)基于全基因组重测序解析新疆海岛棉遗传变异及纤维性状相关基因的挖掘(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
缩略词表 |
1 文献综述 |
1.1 棉花种质资源概况 |
1.1.1 海岛棉起源与分类 |
1.1.2 海岛棉遗传多样性研究进展 |
1.1.3 新疆海岛棉育种进程 |
1.2 海岛棉种质资源的利用 |
1.2.1 种间杂种优势利用 |
1.2.2 海岛棉与陆地棉种间渐渗作用 |
1.3 全基因组关联分析 |
1.3.1 全基因组关联分析原理与流程 |
1.3.2 棉花基因组测序研究进展 |
1.3.3 海岛棉群体遗传图谱的构建 |
1.3.4 海岛棉全基因组关联分析研究进展 |
1.3.5 全基因组关联分析的扩展 |
1.4 本研究的目的和意义 |
2 研究报告 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验方法 |
2.2.1 田间试验 |
2.2.2 表型鉴定与分析 |
2.2.3 文库构建和测序 |
2.2.4 序列质量检测和过滤 |
2.2.5 基因分型 |
2.2.6 群体结构分析 |
2.2.7 LD和群体遗传多样性分析 |
2.2.8 群体受选择分析 |
2.2.9 全基因组关联分析 |
2.2.10 候选基因的鉴定 |
2.2.11 表达分析 |
2.3 结果与分析 |
2.3.1 SNP和 In Del的鉴定 |
2.3.2 群体结构特点 |
2.3.3 连锁不平衡和遗传多样性分析 |
2.3.4 选择区域鉴定 |
2.3.5 关联群体的表型变异 |
2.3.6 全基因组关联分析 |
2.3.7 纤维强度相关候选基因的鉴定和表达 |
2.3.8 衣分相关候选基因的鉴定和表达 |
2.4 讨论 |
2.4.1 基于重测序的海岛棉基因分型 |
2.4.2 独特的新疆自育海岛棉种质资源 |
2.4.3 不同性状关联位点的鉴定 |
2.4.4 棉花纤维性状相关候选基因 |
2.4.5 展望 |
2.5 结论 |
参考文献 |
附表 |
(8)辣椒雄性不育分子标记研究进展(论文提纲范文)
1 雄性不育 |
2 分子标记技术 |
3 辣椒雄性不育分子标记的研究进展 |
3.1 辣椒核雄性不育分子标记的研究进展 |
3.1.1 国内辣椒核雄性不育分子标记的研究进展 |
3.1.2 国外辣椒核雄性不育基因分子标记的研究进展 |
3.2 辣椒胞质雄性不育分子标记的研究进展 |
3.2.1 国内辣椒胞质雄性不育分子标记的研究进展 |
3.2.2 国外辣椒胞质雄性不育分子标记的研究进展 |
4 展望 |
(9)高温胁迫下DNA甲基化调控棉花CMS-D2恢复系育性的表观机制初探(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 棉花细胞质雄性不育及其育性恢复研究进展 |
1.1.1 棉花细胞质雄性不育研究 |
1.1.2 棉花细胞质雄性不育恢复基因研究 |
1.2 高温胁迫与植物雄性生殖器官发育的关系 |
1.2.1 高温胁迫影响植物花药发育 |
1.2.2 植物响应外界高温的信号转导途径 |
1.2.3 植物花药发育对高温胁迫的响应 |
1.3 DNA甲基化简介及其调控角色 |
1.3.1 DNA甲基化概述 |
1.3.2 DNA甲基化的发生机制与去甲基化 |
1.3.3 DNA甲基化动态参与胁迫响应 |
1.3.4 DNA甲基化动态参与生殖发育 |
1.4 全基因组DNA甲基化图谱研究 |
1.4.1 DNA甲基化测序技术介绍 |
1.4.2 WGBS技术与全基因组DNA甲基化图谱分析 |
1.4.3 植物花药发育的全基因组DNA甲基化图谱 |
1.5 本研究的目的和意义 |
第二章 材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 植物材料和生长条件 |
2.1.2 材料取样及处理 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 DNA提取、质量检测及浓度测定 |
2.2.1.1 花药组织基因组DNA提取 |
2.2.1.2 DNA样品质量检测 |
2.2.2 重亚硫酸盐处理DNA、文库构建和测序 |
2.2.3 全基因组DNA甲基化测序数据分析 |
2.2.3.1 测序数据质控 |
2.2.3.2 测序数据与参考序列比对分析 |
2.2.3.3 测序深度和覆盖度统计 |
2.2.3.4 甲基化位点检测及质量控制 |
2.2.3.5 C位点甲基化水平评估 |
2.2.3.6 甲基化位点motif识别 |
2.2.3.7 差异甲基化胞嘧啶位点鉴定和分析 |
2.2.3.8 差异甲基化转座元件鉴定和分析 |
2.2.3.9 差异甲基化修饰区域鉴定和分析 |
2.2.3.10 差异甲基化基因鉴定 |
2.2.3.11 差异甲基化基因GO和 KEGG富集分析 |
2.2.4 RNA提取、质量检测及浓度测定 |
2.2.4.1 花药组织总RNA提取 |
2.2.4.2 总RNA样品质量检测 |
2.2.5 RNA文库构建和测序 |
2.2.6 RNA测序数据分析 |
2.2.6.1 原始测序数据质量过滤 |
2.2.6.2 参考序列比对与数据分析 |
2.2.7 反转录和实时荧光定量PCR分析 |
2.2.8 高温胁迫下进行DNA甲基转移酶抑制剂和促进剂喷施处理 |
2.2.9 花药表型分析及花粉活力测定 |
2.2.10 McrBC-qPCR分析 |
2.2.11 ATP和H_2O_2含量测定 |
2.2.12 数据统计分析 |
第三章 结果与分析 |
3.1 棉花CMS-D2系统材料花药发育对高温胁迫反应具有明显差异 |
3.1.1 保持系和恢复系在田间持续高温胁迫下花药出现不同的表型 |
3.1.2 高温胁迫下保持系和恢复系花粉活力差异较大 |
3.2 高温胁迫下棉花花药发育的单碱基分辨率甲基化图谱分析 |
3.2.1 棉花花药全基因组胞嘧啶甲基化水平分析 |
3.2.2 棉花各染色体以及基因组功能区域甲基化水平分析 |
3.2.3 棉花花药基因组中胞嘧啶甲基化的序列偏好性分析 |
3.3 响应高温胁迫的表观基因组差异与转录表达变化之间的潜在联系 |
3.3.1 棉花花药中DNA甲基化状态与基因表达水平之间的关系 |
3.3.2 棉花花药中转座元件的DNA甲基化模式 |
3.3.3 高温胁迫下转座元件中广泛的甲基化变异 |
3.3.4 棉花花药中响应高温胁迫的全基因组动态甲基化模式 |
3.3.5 差异甲基化基因的GO和 KEGG富集分析 |
3.3.6 高温胁迫改变ZB和 ZBR中 DNA甲基化模式与差异基因表达 |
3.4 DNA甲基化在高温胁迫下棉花花药发育过程中的潜在调控角色 |
3.4.1 高温诱导氧化磷酸化途径基因的甲基化动态变化来维持花药正常发育 |
3.4.2 高温胁迫下DNA甲基化抑制剂促进花药发育而促进剂部分抑制花药发育 |
第四章 讨论 |
4.1 棉花花药发育的全基因组单碱基分辨率胞嘧啶甲基化图谱分析 |
4.1.1 棉花花药全基因组胞嘧啶甲基化图谱概况 |
4.1.2 花药基因组中转座元件分布与DNA甲基化水平的潜在关系 |
4.1.3 花药基因组中胞嘧啶甲基化分布具有序列偏好性 |
4.2 棉花花药中响应高温胁迫的甲基化动态与转录表达变化之间的关系 |
4.2.1 高温胁迫下棉花花药基因组中转座元件的甲基化图谱分析 |
4.2.2 高温胁迫下棉花花药中DNA甲基化变异与基因表达之间的关系 |
4.3 高温胁迫下棉花花药发育的潜在表观调控机制 |
4.3.1 DNA甲基化变异参与调控花药发育过程中ATP合成和ROS产生的动态平衡 |
4.3.2 全基因组去甲基化有助于高温胁迫下花药的正常发育 |
第五章 全文结论 |
参考文献 |
附录A |
附录B |
致谢 |
作者简历 |
(10)YS型小麦温敏雄性不育基因定位及表达调控研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 文献综述 |
1.1 植物雄性不育基因定位及克隆 |
1.1.1 细胞核雄性不育基因定位及克隆 |
1.1.2 细胞质雄性雄性不育基因定位及克隆 |
1.1.3 生理型雄性不育基因定位及克隆 |
1.1.4 利用极端个体+混池定位基因 |
1.1.5 小麦光温敏雄性不育基因定位 |
1.2 植物雄性不育机制 |
1.2.1 花药结构和生理过程与雄性不育 |
1.2.2 基因表达差异与雄性不育 |
1.2.3 非编码RNA与雄性不育 |
1.2.4 DNA甲基化与雄性不育 |
1.3 本研究的目的意义和技术路线 |
1.3.1 本研究的目的意义 |
1.3.2 本研究的技术路线 |
第二章 YS3038小麦温敏雄性不育系败育的细胞学特征及育性转换时期研究 |
2.1 材料和方法 |
2.1.1 试验材料 |
2.1.2 试验方法 |
2.2 结果与分析 |
2.2.1 YS3038不育系外部形态观察 |
2.2.2 YS3038 不育系小孢子DAPI染色观察 |
2.2.3 YS3038不育系花药扫描电镜观察 |
2.2.4 YS3038不育系花药亚显微结构观察 |
2.2.5 YS3038不育系花药超显微结构观察 |
2.2.6 YS3038不育系育性转换时期确定 |
2.3 小结 |
第三章 YS3038小麦温敏雄性不育基因定位 |
3.1 试验材料和方法 |
3.1.1 试验材料 |
3.1.2 试验方法 |
3.2 结果与分析 |
3.2.1 YS3038/许科129F2表型鉴定 |
3.2.2 小麦660K芯片SNP位点分布统计 |
3.2.3 利用小麦660K芯片定位YS3038温敏不育基因 |
3.2.4 YS3038不育基因的定位区间确定和候选基因分析 |
3.3 小结 |
第四章 YS3038温敏雄性不育基因表达差异和基因功能研究 |
4.1 材料与方法 |
4.1.1 试验材料 |
4.1.2 试验方法 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 YS3038 不育系m RNA分析 |
4.2.2 YS3038不育系加权基因共表达网络分析 |
4.2.3 YS3038 不育系差异表达基因的q PCR分析 |
4.2.4 1B染色体YS3038不育基因定位区间的基因差异表达分析 |
4.2.5 能量代谢通路基因对YS3038小麦温敏雄性不育的调控机制 |
4.2.6 重要通路基因的BSMV-VIGS沉默验证 |
4.3 小结 |
第五章 非编码RNA对YS3038温敏雄性不育的调控 |
5.1 材料与方法 |
5.1.1 试验材料 |
5.1.2 试验方法 |
5.2 结果与分析 |
5.2.1 YS3038 不育系lnc RNA分析 |
5.2.2 YS3038 不育系circ RNA分析 |
5.2.3 YS3038 不育系miRNA分析 |
5.2.4 YS3038 育性转换ce RNA调控网络分析 |
5.2.5 非编码RNA对YS3038育性转换的调控模式 |
5.3 小结 |
第六章 讨论 |
6.1 b HLH转录因子与YS3038 雄性育性的相关性 |
6.2 乌氏体发育异常与YS3038雄性不育的关系 |
6.3 淀粉和蔗糖代谢对YS3038雄性育性的影响 |
6.4 三羧酸循环与YS3038雄性不育的相关性 |
6.5 氧化磷酸化和ATP含量与YS3038雄性不育的相关性 |
6.6 铁青色模块基因对YS3038雄性不育的影响 |
6.7 定位区域的差异表达基因对YS3038温敏雄性不育系育性的影响 |
6.8 miRNA或 miRNA家族在小麦雄性不育及育性转换中的作用 |
6.9 非编码RNA对YS3038温敏雄性不育系育性转换的调控作用 |
第七章 结论与创新点 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
参考文献 |
附录 |
缩略词 |
致谢 |
个人简历 |
四、Fine Mapping of Fertility Restoring Gene for Cytoplasmic Male Sterility in Cotton (Gossypium spp. ) Using RAPD and SSR(论文参考文献)
- [1]棉花细胞质雄性不育恢复基因的定位、克隆与验证[D]. 高斌. 华中农业大学, 2021
- [2]CMS-D2细胞质和恢复基因的效应研究[D]. 左志丹. 中国农业科学院, 2021
- [3]马铃薯“合作88”重要性状遗传定位及单倍型基因组组装[D]. 梁静思. 云南师范大学, 2021(08)
- [4]牡山羊草细胞质雄性不育小麦育性恢复基因Rfd1的精细定位及其候选基因的功能验证[D]. 牛富强. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [5]粘果山羊草(Aegilops kotschyi)细胞质雄性不育小麦KTP116A育性恢复基因位点Rfk1的精细定位及分子克隆[D]. 陈彦儒. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [6]陆地棉优质早熟群体产量与纤维品质性状QTL定位[D]. 黄莎. 西南大学, 2021(01)
- [7]基于全基因组重测序解析新疆海岛棉遗传变异及纤维性状相关基因的挖掘[D]. 余静文. 浙江大学, 2021(01)
- [8]辣椒雄性不育分子标记研究进展[J]. 程翔,汤冰倩,刘峰,马艳青. 辣椒杂志, 2020(04)
- [9]高温胁迫下DNA甲基化调控棉花CMS-D2恢复系育性的表观机制初探[D]. 张梦. 中国农业科学院, 2020
- [10]YS型小麦温敏雄性不育基因定位及表达调控研究[D]. 韩玉翠. 西北农林科技大学, 2020(03)