水稻红莲型细胞质雄性不育候选基因的筛选与恢复基因的精细定位
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水稻红莲型细胞质雄性不育(HL-CMS)是水稻3种主要的CMS类型之一。以HL-CMS不育系配组的“三系”杂交水稻在长江中、下游已显示出巨大的产量潜能、品质优势及较强的抗病性。HL-CMS/育性恢复(Rf)系统(HL-CMS/Rf)作为水稻杂交优势及核、质互作研究的材料,在阐明植物CMS不育与恢复、杂种优势的理论与应用的分子基础,建立核、质互作的分子作用模型等方面具有重要的研究价值。为了探讨HL-CMS/Rf系统核质互作机理,本研究以红莲型水稻为材料,对水稻红莲型细胞质雄性不育与育性恢复候选基因进行了筛选、精细定位及表达分析。取得了如下研究结果: 1.通过对HL-CMS/Rf、WA-CMS/Rf和BT-CMS/Rf系统不同材料核基因组和线粒体基因组的比较分析,克隆了水稻红莲型细胞质雄性不育相关基因HL-spl。 对HL-CMS、WA-CMS和BT-CMS等3种主要的CMS类型的不育系、恢复系、杂种F1、保持系和同核异质系基因组DNA进行了RAPD分析。从264个RAPD引物中筛选出具有CMS类型或品系特异性的8个RAPD片段AJ-03/530、AB-18/750、O-12/520、AO-13/1600、U-18/2100、AB-05/200、OPN-09/700及OPN-12/800。根据RAPD片段序列设计的SCAR标记hlu-17和hlu-18具有HL-CMS/Rf系统的特异性,可用作HL-CMS/Rf系统分子标记辅助选择育种的重要工具。 以多态性RPAD片段序列设计的SCAR标记对不同CMS类型的不育系(CG-41A、YTA和ZSA)、杂交种(C-M23、HL-2和SY63)和保持系(YTB)等水稻线粒体基因组DNA进行了多态性分析,克隆了具有HL-CMS相关的候选基因HL-spl。HL-spl是由1个异常的atp6基因和未知功能序列组成的嵌合基因。异常atp6基因与N-atp6基因相比缺失了正常atp6(N-atp6)基因852-1994 bp之间的
中文摘要 | 第4-8页 |
英文摘要 | 第8页 |
目录 | 第13-16页 |
第1章 文献综述 | 第16-46页 |
1.1 植物细胞质雄性不育的特征及遗传 | 第16-23页 |
1.1.1 植物细胞质雄性不育的遗传及细胞组织学特征 | 第16-19页 |
1.1.2 植物细胞质雄性不育基因的分子特征 | 第19-21页 |
1.1.3 植物细胞质雄性不育的机理 | 第21-23页 |
1.2 植物细胞质雄性不育育性恢复基因的遗传及其作用机理 | 第23-36页 |
1.2.1 恢复基因的遗传 | 第23-27页 |
1.2.2 恢复基因的分子特性及作用模式 | 第27-36页 |
1.2.2.1 恢复基因的作用模式 | 第28-30页 |
1.2.2.2 恢复基因的分子特性 | 第30-36页 |
1.3 水稻红莲型细胞质雄性不育的特性及育性恢复的遗传研究 | 第36-44页 |
1.3.1 红莲型细胞质雄性不育的特性 | 第37-42页 |
1.3.1.1 红莲型细胞质雄性不育细胞质的来源 | 第37页 |
1.3.1.2 红莲型细胞质雄性不育的表型特征 | 第37-39页 |
1.3.1.3 红莲型细胞质雄性不育的分子特征 | 第39-42页 |
1.3.2 红莲型细胞质雄性不育育性恢复的遗传研究 | 第42-44页 |
1.4 本研究的目的 | 第44-46页 |
第2章 红莲型细胞质雄性不育线粒体相关基因HL-spl的分离与克隆 | 第46-71页 |
2.1 材料和方法 | 第47-53页 |
2.1.1 植物材料 | 第47页 |
2.1.2 总基因组DNA的提取 | 第47-50页 |
2.1.3 线粒体基因组DNA的提取 | 第50-51页 |
2.1.4 随机扩增多态性DNA(RAPD)分析 | 第51页 |
2.1.5 DNA片段的回收、克隆与序列测定 | 第51-52页 |
2.1.6 克隆片段侧翼序列的延伸 | 第52页 |
2.1.7 Southern杂交 | 第52-53页 |
2.2 结果与分析 | 第53-64页 |
2.2.1 不同CMS类型杂种及亲本特异的RAPD片段的筛选 | 第53-56页 |
2.2.2 HL-CMS不育细胞质相关DNA片段的克隆 | 第56-57页 |
2.2.3 HL-CMS不育相关线粒体DNA片段的克隆 | 第57-58页 |
2.2.4 HL-CMS细胞质相关线粒体基因HL-spl的进一步验证 | 第58-61页 |
2.2.4.1 HL-spl与HL-CMS细胞质遗传的特异性 | 第58-59页 |
2.2.4.2 HL-spl在野生稻及栽培稻中的分布 | 第59-60页 |
2.2.4.3 Southern杂交分析 | 第60-61页 |
2.2.5 HL-spl与HL-CMS不育相关的其它基因的关系 | 第61-64页 |
2.2.5.1 HL-spl与orfH79的关系 | 第61-62页 |
2.2.5.1 HL-spl与线粒体N-atp6、B-atp6及核糖体蛋白L5基因的同源性 | 第62-64页 |
2.3讨论 | 第64-71页 |
2.3.1 RAPD分析用于未知功能基因筛选的有效性 | 第64-65页 |
2.3.2 HL-spl与orf79、orfH79的共性与区别 | 第65-71页 |
第3章 红莲型配子体细胞质雄性不育恢复基因的遗传与精细定位 | 第71-86页 |
3.1 材料和方法 | 第72-74页 |
3.1.1 植物材料 | 第72页 |
3.1.2 育性统计与分类 | 第72页 |
3.1.3 DNA的提取与可育DNA“池”和不育DNA“池”的构建 | 第72页 |
3.1.4 RAPD和SSR分析 | 第72-73页 |
3.1.5 遗传连锁分析 | 第73页 |
3.1.6 利用BAC文库和BACDNA“池”构建物理图谱 | 第73-74页 |
3.1.7 Southem杂交分析 | 第74页 |
3.2 结果与分析 | 第74-82页 |
3.2.1 HL-CMS不育系育性恢复的遗传 | 第74-75页 |
3.2.2 HL-CMS育性恢复基因位点与RAPD片段的连锁分析 | 第75-76页 |
3.2.3 SSR和SBD标记构建精细遗传连锁图 | 第76-79页 |
3.2.4 Rf6(t)区域初级物理图谱的构建 | 第79-80页 |
3.2.5 Rf6(t)位点的精细物理图谱 | 第80-82页 |
3.3 讨论 | 第82-86页 |
第4章 红莲型细胞质雄性不育与恢复候选基因的表达分析 | 第86-105页 |
4.1 材料和方法 | 第86-89页 |
4.1.1 植物材料 | 第86-87页 |
4.1.2 样品总RNA提取及质量检测 | 第87页 |
4.1.3 特异表达序列标签(EST)引物的设计 | 第87-89页 |
4.1.4 反转-聚合酶链反应(RT-PCR) | 第89页 |
4.1.5 cDNA片段的回收、克隆与序列测定 | 第89页 |
4.1.6 总基因组DNA和线粒体DNA的提取 | 第89页 |
4.2 结果与分析 | 第89-100页 |
4.2.1 HL-CMS不育候选基因的表达 | 第89-96页 |
4.2.1.1 与HL-spl序列相关的基因的表达 | 第89-93页 |
4.2.1.2 HL-CMS不育相关线粒体基因表达序列(cDNA)的比较 | 第93-96页 |
4.2.2 HL-CMS育性恢复候选基因区域预测基因的表达 | 第96-100页 |
4.3 讨论 | 第100-105页 |
参考文献 | 第105-125页 |
在读期间发表及待发表论文 | 第125-126页 |
致谢 | 第126页 |
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