玉米MuDR转座子介导的突变体侧翼序列分离方法研究

摘要

玉米不仅是播种面积最大的粮食作物，也是遗传学和植物转座子研究的模式植物。随着玉米基因组测序完成和基因组序列信息的不断完善，玉米功能基因基因组学研究已成为基因组学研究的主要方向，而缺陷突变体恰恰是这一研究的最主要的载体。Mutator（Mu）因子属于玉米内源转座子，是创制玉米缺陷突变体最有效的工具，而转座子标签技术对转座子插入侧翼序列的分离是突变体评价和利用的基础和前提。
　　本研究以优良自交系综31(Z31)与具有MuDR活性的W22∷Mu杂交构建诱变群体，获得MuDR转座子插入的玉米籽粒充实和穗萌突变体材料，将其用于MuDR-AFLP检测体系的优化和改良，与此同时，基于突变体表型评价、遗传分析和插入位点靶序列的功能解析建立MuDR插入靶序列与诱变表型的关联，其主要研究结果如下:
　　1、以W22∷Mu与Z31杂交构建M2诱变群体，经遗传分析获得了6个籽粒充实突变体和1个穗萌突变体，将其用于MuDR-AFLP体系的构建;以Z31为轮回亲本与含突变位点材料杂交构建BC4F2∶3代群体。对分离群体的遗传分析显示:7个突变体突变性状的遗传均是由细胞核内寡基因控制。与此同时，对籽粒充实突变体进行了籽粒籽粒容重统计分析，结果显示:相同家系凹陷籽粒与野生型籽粒容重均差异显著(p＜0.05)。
　　2、以M2∶3突变家系为材料，选择MuDR-TIR特异性的SacⅠ，并且与MseⅠ构建限制性内切酶酶切组合进行MuDR插入突变体基因组DNA酶切反应，经酶切产物连接、预扩增和选择性扩增等反应体系和反应条件的优化，构建了优化的MuDR插入侧翼序列特异性分离的AFLP体系。
　　3、以M2∶3突变家系为材料使用构建的MuDR-AFLP体系分离了6个MuDR插入侧翼序列，并且验证了MuDR插入的真实性，即是源于MuDR转座引起的插入。其中群体水平上证实了1个MuDR插入侧翼序列与籽粒充实突变表型共分离。
　　4、基于MuDR插入靶序列的生物信息学分析、突变性状的遗传分析和突变表型的鉴评，建立了突变性状与MuDR插入靶序列功能的关联。为进一步基因功能的解析创制材料。

目录

声明

摘要

缩略词

1 引言

1．1 玉米基因组的研究

1．1．1 玉米结构基因组学和比较基因组学

1．1．2 玉米功能基因组学研究

1．2 Mu转座子突变体库的构建、评价和利用

1．2．1 玉米基因组中的Mu转座子与遗传

1．2．2 Mu转座子突变体库的构建、评价和利用

1．3 Mu转座子侧翼序列分离方法

1．4 本研究的目的及意义

2 材料与方法

2．1 植物材料的创制

2．2 突变体表型鉴定

2．3 玉米基因组DNA的提取和纯化

2．4 MuDR-AFLP体系的构建

2．4．1 基因组DNA的双酶切与Sac Ⅰ／Mse Ⅰ接头的连接

2．4．2 MuDR插入侧翼序列的预扩增和选择性扩增

2．4．3 MuDR插入侧翼序列的克隆和测序

2．4．4 MuDR插入侧翼序列拼接和侧翼序列生物信息学分析

2．4．5 突变体特异带的真实性验证

2．5 MuDR插入分离群体的突变表型与基因型共分离检测

3 结果与分析

3．1 突变体的表型鉴评与遗传分析

3．2 改良的MuDR-AFLP方法和MuDR插入侧翼序列分离

3．2．1 MuDR-TIR特异性酶切位点选择和引物设计

3．2．2 突变体基因组的酶切和MuDR插入侧翼序列的富集

3．2．3 突变体特异带的获得及MuDR插入侧翼序列的分离

3．3 突变体特异带的真实性验证和插入靶序列功能分析

3．3．1 突变体特异带的真实性验证

3．3．2 MuDR插入侧翼序列的生物信息学分析

3．4 群体水平的MuDR插入位点基因型与突变表型共分离验证

4 讨论

4．1 改良的AFLP体系分离MuDR插入侧翼序列

4．1．1 双酶切位点的选择

4．1．2 MuDR插入侧翼序列的富集

4．1．3 突变体特异带的真实性

4．1．4 MuDR插入侧翼序列分离的实用性

4．2 MuDR侧翼序列插入突变表型与基因型的共分离

4．3 穗萌突变家系的MuDR插入侧翼序列的分离

4．4 下一步的研究计划

5 结论

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢