玉米籽粒花色苷含量主效QTLAC6的精细定位及基因预测.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流玉米籽粒花色苷含量主效QTLAC6的精细定位及基因预测.精品文档.单位代码 10635 学 号112011326002007硕士学位论文玉米籽粒花色苷含量主效QTL-AC6的精细定位及基因预测论文作者:王旭指导教师:蔡一林 教授学科专业:作物遗传育种研究方向:玉米分子育种提交论文日期:2014年04月10日论文答辩日期:2014年05月27日学位授予单位:西南大学中国重庆2014年5月Dissertation for Masters Degree of Southwest UniversityFine mapping of the main
2、effect QTL-AC6 and gene prediction for Anthocyanins content in kernel of maize.Masters degree candidate: Wang XuSupervisor: Professor Cai YilinMajor: Crop Genetics and BreedingDirection: Maize Molecular BreedingChongqing ChinaMay 2014独创性声明学位论文题目:玉米籽粒花色苷含量主效QTL-AC6的精细定位及基因预测 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取
3、得的研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果,文中已加了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。学位论文作者: 签字日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院(筹)可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书,本论文:不保密,保密期限至 2016 年 7 月止) 。学位论文作者
4、签名: 导师签名:签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日目 录摘 要IAbstractIII第1章 文献综述11.1 QTL精细定位策略及研究进展11.1.1 QTL精细定位11.1.2 QTL 精细定位策略21.2作物QTL近等基因系的构建及其利用价值41.2.1近等基因系的定义41.2.2用于QTL近等基因系的构建方法51.2.3近等基因系的利用价值51.3作物QTL功能及其克隆策略研究进展71.3.1作物QTL克隆策略81.3.2作物QTL克隆及其功能研究进展91.4玉米花色苷的研究进展91.4.1花色苷的生理功能91.4.2花色苷的结构和代谢途径101.4.3控制花色苷合成的结
5、构基因和调节基因11第2章 引言132.1本研究的意义和目的132.2技术路线15第3章 AP6近等基因系的构建及其精细定位173.1 材料与方法173.1.1试验时间、地点173.1.2试验材料173.1.3试验方法173.1.4连锁图谱构建213.1.5背景恢复率的计算213.1.6QTL定位方法及效应分析213.1.7目标区段基因注释与预测213.1.8相关基因的克隆22第4章 结果与分析254.1 AC6近等基因系的构建254.2 AC6 BC4F3分离群体的表型鉴定264.3目标QTL区段精细连锁图谱构建274.4 AC6的遗传效应分析274.5 AC6区段标记开发284.6 AC6
6、精细定位294.7 基因预测314.8克隆目的基因32第5章 讨论335.1 QTL标记辅助选择对近等基因系构建的有效性335.2 近等基因系BC4F3分离群体与BC4F2及F2:3定位结果的比较335.3 AC6精细定位效果345.4基因预测及克隆34参考文献37附录45致谢47发表论文、参加课题及获奖情况一览表49玉米籽粒花色苷含量主效QTL-AC6的精细定位及基因预测研究生:王 旭专业:作物遗传育种指导老师:蔡一林 教授摘 要随着生活水平的提高以及饮食结构的调整,人们对玉米的营养品质要求越来越高。玉米籽粒中色素的成分和含量与玉米的营养品质密切相关,不同颜色的玉米所含的色素成分不同,其功能
7、性品质作为重要的营养品质之一,对增进人体健康、防治疾病起着非常重要的作用,是发展天然保健食品的重要原材料,同时也广泛应用于化妆品、医药等行业中。黑玉米富含花色苷,对人体具有多种生理生化功能。所以,黑玉米是研究花色苷的良好材料。认识花色苷的遗传规律,可以为玉米的功能性品质在天然保健食品、化妆品、医药等领域中的应用提供新的参考和借鉴,为玉米中花色苷相关基础研究及玉米花色苷的分子标记辅助育种提供参考。黑玉米材料SDM (super dark maize)是西南大学玉米研究所自主选育的一个特异玉米自交系,本研究使用SDM为共同父本,分别与黄玉米自交系Mo17和白玉米自交系木6杂交,构建两套相关分离群体
8、,即MoS群体和MuS群体,对花色苷的遗传规律进行研究。前人已将控制花色苷含量的主效QTL-AC6定位在第6染色体的分子标记S8-umc1014之间。本研究将延续前人研究结果,利用AC6的近等基因系的分离群体BF4C3进一步对花色苷含量的主效QTL-AC6进行定位,并利用该近等基因系上一世代的交换单株自交的后代群体对AC6进行精细定位。分析定位的区间附近的基因组序列,对该段区域上的基因进行注释。主要研究结果如下:1.BC4F3群体精细遗传图谱的构建选取目标QTL区域附近已有的SSR多态性标记以及开发新的多态性标记,分别用8对和7对SSR多态性标记对MuS-BC4F3群体和MoS-BC4F3群体
9、构建精细的连锁图谱。在MuS-BC4F3群体的精细的遗传图谱中,每个分子标记之间的平均遗传距离是0.46 cM,在MoS-BC4F3群体的精细的遗传图谱中,每个分子标记之间的平均遗传距离是1.41 cM。2.花色苷含量主效QTL-AC6的精细定位利用MuS-BC4F3和MoS-BC4F3两个近等基因系的分离群体将主效QTL-AC6分别限定于分子标记S8-umc1014和umc1014-mmc0523之间,两个区间紧密连接一起,具有共同分子标记umc1014。利用上一世代的交换单株自交后代BC4F3对AC6进行精细定位,在MuS群体和MoS群体中,分别筛选到10株交换单株。根据交换单株标记的基因
10、型和表型,将AC6界定在分子标记ssr9-umc1014和S73-umc1014之间,且两个区间重合。其中ssr9与umc1014的物理距离为255KB,S73与umc1014的物理距离为114KB。3.定位区间的基因注释和预测利用www.ncbi.nlm.nih.gov、 b2ghome等生物信息学网站对锁定区域进行分析,对目标序列上的基因进行注释。该片段上共有49个转座子,29个还原转座子,8个假设蛋白,31个基因。通过NCBI(http:/blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)公布的信息比对分析后发现在这定位区域内,pl transcription facto
11、r是一个血红素加氧酶基因,参与玉米的色素调节。从其他研究者已经分离的花色苷含量相关基因在染色体中的分布情况来看,在第6染色体上也正好是这个基因,所以,pl transcription factor极有可能就是候选基因。但对该基因克隆过程中发现,使用多种扩增条件都无法将该基因克隆出来。分析其主要原因,可能是在突变材料SDM中, pl transcription factor这一区域插入了一段未知长度的DNA序列,导致在SDM中无法克隆出该基因。关键词:玉米;花色苷含量;QTL精细定位;基因预测。Fine mapping of the main effect QTL-AC6 and gene pr
12、ediction for Anthocyanin content in kernel of maize.Candidate: Wang XuMajor: Crop Genetics and BreedingSupervisor: Professor Cai YilinAbstractWith the improvement of living standard and the adjustment of the diet, the nutritional quality of maize is increasingly high required. Composition and conten
13、t of the pigment are closely related to the nutritional quality of maize kernel. The pigment composition changes with the different colors of maize kernel. As one of the important nutritional quality, anthocyanin plays an important role in improving human health and preventing disease. Maize is not
14、only an important raw material for the development of natural health food, but also is widely used in cosmetics, medicine and industries. Black maize is rich in anthocyanins, which possesses a variety of physiological and biochemical functions to the human body. Hence, black maize is a good material
15、 for anthocyanins study. The understanding of the genetic rule of anthocyanins provide a new reference for the application of the functional quality in natural health food, cosmetics, medicine and other fields. Meanwhile, it gives some reference for maize anthocyanins relative basic research and mol
16、ecular marker assisted breeding.Black maize SDM (super dark maize) is a specific maize inbred line created by maize research institute of southwest university. In this study, SDM was used as common male parent to create two populations MoS from the cross Mo17SDM and MuS from Mu6SDM for studying the
17、genetic rule of anthocyanin. QTL-AC6, the main effect QTL controlling of anthocyanin content, located in the common interval of S8-umc1014 on chromosome 6. To continue the previous research, BF4C3 was used for further positioning QTL-AC6. The progeny from one plant of the last generation of near iso
18、genic line was used to fine mapping AC6. Then, the genome sequences of the nearby positioning area were analysised and genes within this region were annotated. The main results were as follows:1. The construction of fine genetic map of BC4F3 populationBy selecting the existing SSR polymorphism marke
19、rs and the new developed polymorphism markers nearby the target QTL regions, seven pairs and eight pairs of SSR polymorphism markers were used to constract fine linkage map for MuS-BC4F3 population and MoS-BC4F3 population, respectively. The average genetic distance between each molecular marker was
20、 0.46 cM in the fine genetic map of MuS -BC4F3 population and 1.41 cM. in MoS-BC4F3 population. 2. Fine mapping of the main effect QTL-AC6 of Anthocyanins contentTwo near isogenic line segregation populations of MuS-BC4F3 and MoS-BC4F3 were used to restrict the main effect QTL-AC6 in the interval of
21、 S8-umc1014 and umc1014-mmc0523 respectively, which were close to each other, sharing the common umc1014 molecular marker. Selfing generation BC4F3 of single plant of last generation was used to fine mapping AC6. In MuS population and MoS population, 10 single plants were screened respectively. Acco
22、rding to the marker genotype and phenotype of the single plant, AC6 was defined in molecular marker ssr9-umc1014 and S73-umc1014, and the two regions overlapped. The physical distance between ssr9 and umc1014 was 255 KB, while the distance between S73 and umc1014 was 114 KB.3. Gene annotation and pr
23、ediction of the positioning region www.ncbi.nlm.nih.gov, b2ghome were used for analysis of locking region and the annotation of genes. A total of 49 transposons, 29 retrotransposons, 8 assumptions protein, 31 gene were found. Further information comparative analysis by using NCBI (http:/blast.ncbi.n
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