论文部分内容阅读
该研究共分两部分。
第一部分玉米Mu转座子插入侧翼序列的分离
玉米既是重要的粮食作物和经济作物,也是遗传学和育种学理论研究的模式植物。玉米B73基因组序列数据的公布,为玉米基因组的研究与应用带来了新的机遇和挑战。Mutator(Mu)转座子是玉米基因组中庞大家族,具较高诱变活性和拷贝数,在玉米突变体创制和功能基因组学研究中占有重要地位。
以优良玉米自交系综31(Z31)和B73与具有MuDR活性的W22::Mu杂交构建诱变群体,经遗传分析、多代自交和回交获得了MuDR插入的突变体材料,将其用于构建MuTAIL-PCR检测体系,且用于对构建体系分离侧翼序列的有效性评价;利用Mu-illumina技术对其中的两个突变体进行MuDR因子插入侧翼序列分离,且基于B73序列设计引物验证MuDR插入的真实性。主要研究结果如下:
1、对MuDR诱变的突变材料使用4对MuDR特异引物进行扩增,验证了突变材料中含有MuDR转座子;
2、以MuDR的3-端的反向重复序列的特异序列区域150 bp~181 bp和167 bp~190bp设计巢氏引物TIR9-1和TIR9-2作为MuTAIL-PCR的特异引物,构建了MuTAIL-PCR检测体系;
3、利用构建的MuTAIL-PCR体系获得了含MuDR的侧翼序列150条,其中获得Unique MuDR差异序列79条,占52.67%;经过真实性验证和群体基因型检测,获得了5条MuDR单拷贝的真实性插入靶位点。同时进一步验证了构建的MuTAIL-PCR检测体系的有效性;
4、对构建的MuTAIL-PCR体系和程序进行优化,获得了适合的MuTAIL-PCR扩增产物。优化条件:首先在反应体系中添加10%甘油和5%二甲基亚砜,其次当MuTAIL-PCR的第一轮反应的特异性引物退火温度优化接近72℃;
5、Mu-illumina测序方法进行了两个MuDR插入突变材料的侧翼序列的分离,分别获得了148和152条MuDR插入的侧翼序列,且基于B73序列设计了验证MuDR插入靶位点真实性验证的引物,未能获得MuDR插入的真实性靶位点。
第二部分玉米白化突变基因定位初探
玉米叶色与叶绿体结构和组成密切相关,决定玉米的光合产量,因而对控制玉米叶色形成的相关基因的遗传分析,将有助于提高玉米光合效率和产量。
本研究以玉米白化突变体为材料,对其突变性状进行了遗传评价和遗传分析,采用分子标记技术和BSA法相结合手段对控制白化性状的基因进行了初步定位,研究结果如下:
1、将白化突变体的BC3F2分离群体分别种植于田间和室内,出现正常株∶白化株为3∶1分离,表明该白化突变体受隐性单基因控制;
2、通过将BC3F2群体中白化株的叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素与同时期的正常株相比发现:白化苗的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素含量分别为1.78、0.79、0.56、2.57,是同时期正常苗的9.80%、16.60%、19.79%、11.25%;
3、对突变体的叶绿体荧光参数分析发现:突变株PSⅡ值比正常株降低了96.21%~98.32%;
4、突变体的叶肉细胞观察,发现正常苗的叶肉细胞内充满叶绿素,而白化突变体叶肉细胞内几乎没有叶绿素;叶绿体的超微结构观察发现:突变体细胞中几乎没有叶绿体结构,仅有的叶绿体形状较椭圆,双层膜结构不完整,体积比较小,并且内部类囊体片层排列紊乱,几乎没有基粒;
5、选取均匀分布于玉米10条染色体上的SSR分子标记732对,筛选亲本,获得140对多态性标记;用亲本间的多态性引物筛选BC3F2群体的绿色池和白化池,获得8对多态性标记;选用BC3F2群体中的30株白化单株进行检验,以亲本和绿色池为对照,获得了umc2281和umc2075与白化突变基因紧密连锁的标记。