两个粒型差异玉米自交系籽粒转录组研究

摘要

籽粒粒型和粒重是产量的重要组成因子，也是玉米籽粒产量遗传改良的重要指标。本研究利用粒型和粒重差异明显的两个优良玉米自交系V671（大粒型）和Mc（小粒型）为材料，在授粉后第九天(Nine Days After Pollination，9DAP)和第十四天(Fourteen Days After Pollination，14DAP)分别取样进行转录组测序分析，结合授粉后籽粒动态发育过程中的表型测量和观察，发掘影响这两个自交系籽粒差异产生的原因。主要研究结果如下:
　　1.McV671对不同环境的敏感性存在差异，两种材料在三亚表现出的粒型和粒重差异最显著。正反交实验表明，Mc和V67之间籽粒大小的差异不仅是由母本导致的，合子基因型也对其差异产生影响。授粉后的粒宽动态发育调查表明，V671平均增长速率大于Mc且其粒宽增长持续时间较长。
　　2.转录组测序结果表明，Mc表现出较高的营养物质贮藏活性，而V671高表达基因则主要表现为有丝分裂及DNA复制过程。
　　3.利用qRT-PCR对部分基因进行表达模式分析，结果表明，IAA合成基因在Mc中表达量升高的时间早于V671，而细胞分裂基因表达量低于V671，推测Mc籽粒中IAA含量的升高早于V671，而且IAA含量的较早升高导致Mc较早进入灌浆阶段。
　　4.结合转录组测序结果、qRT-PCR以及对Mc和V671的籽粒性状调查表明，Mc种子较V671发育快，其胚乳中IAA含量增长较早，导致Mc胚乳较早开始灌浆并使得其胚乳细胞数据少于V671，这可能是导致Mc和V671籽粒大小差异的原因。

目录

声明

摘要

缩略语表

1 前言

1．1 玉米产量及产量相关性状

1．2 玉米胚乳结构与发育历程

1．3 籽粒大小的影响因素

1．3．1 玉米中分离鉴定的粒型或粒重基因

1．3．2 拟南芥种子大小的影响因素

1．3．3 水稻种子大小的调控

1．4 激素对种子发育的重要作用

1．4．1 生长素

1．4．2 细胞分裂素

1．4．3 赤霉素、脱落酸和油菜素内酯

1．5 RNA-seq技术的发展及其在玉米研究中的应用

1．5．1 RNA-seq技术的发展

1．5．2 RNA-seq技术在玉米研究中的应用

1．6 本研究的目的和意义

2 材料与方法

2．1 材料来源

2．2 表型数据采集

2．3 表型数据统计分析

2．4 转录组测序及数据分析

2．5 qPCR

3 结果与分析

3．1 Mc和V671表型性状调查分析

3．1．1 Mc和V671粒型和粒重在不同环境中的表现

3．1．2 Mc和V671自交、正反交及开放授粉籽粒粒型及粒重表现

3．1．3 Mc和V671雌雄穗农艺性状

3．2 授粉后粒宽动态发育调查

3．3 9DAP转录组测序分析

3．3．1 9DAP RNA-seq基本情况

3．3．2 差异表达基因分析

3．4 14DAP转录组测序分析

3．4．1 14DAP RNA-seq基本情况

3．4．2 每条染色体的基因表达情况

3．4．3 表达基因的功能分析

3．5 Mc和V671中IAA和zein积累分析及细胞周期研究

3．5．1 IAA和zein积累分析

3．5．2 细胞周期研究

3．6 差异表达基因与粒型QTL分析

4 讨论

4．1 表型差异分析

4．2 胚乳对籽粒大小的影响

4．3 9-14DAP是种子发育的关键时期

4．4 差异表达基因与QTL定位之间的关系

4．5 导致Mc和V671籽粒大小差异的原因分析

4．6 本研究的不足之处

参考文献

附录

致谢