灰楸两个材性基因的SNP关联分析

摘要

灰楸(Catalpa fargesiiBur.)属紫葳科(Bignoniaceae)梓属(Catalpa)植物,是我国特有珍贵用材树种,主要分布于渭河、泾河、汾河、黄河流域及秦岭山地。目前对灰楸的研究主要侧重于繁殖方法、资源收集、新品种选育等方面,而分子标记辅助育种方面的研究刚刚起步。本研究利用单核苷酸多态性和关联分析的方法,对灰楸材性相关基因蔗糖合酶基因和香豆酸-3-羟基化酶基因进行研究,旨在为灰楸的遗传育种奠定理论基础。本研究获得如下结果:
　　1)蔗糖合酶基因(sucrose synthase,简称SUS)是纤维素合成途径中的关键酶基因。本研究克隆得到CfSUS的cDNA2887 bp,含有完整的开放阅读框2418 bp,编码805个氨基酸。获得CfSUS的DNA全长5067 bp,编码区被11个内含子分割成12段。在93个灰楸无性系中进行SUS基因扩增,经序列比对得到135个SNP位点,外显子、内含子和非编码区上的SNPs分别有76个、53个和6个,出现的频率分别为1/32、1/19和1/9;在该基因序列上检测到5次插入和7次缺失,共涉及到44个变异位点,插入和缺失长度范围为1~15 bp,其中发生在外显子上的插入和缺失有1次,内含子上的10次,3’UTR上1次。核苷酸多态性为0.01841。编码区76个SNPs中有19次同义突变,57次非同义突变,包括55次错义突变和2次无义突变。135个SNPs中有1个位点为三等位变异,T/C/A,对其余134个二等位突变位点进行变异类型统计,共发生转换84次,颠换50次。135个SNPs中的48个常见SNPs与9个材性性状的关联分析结果显示:有8个标记位点(分别命名为sSNP1-sSNP8)与中央平均直径极显著关联,3个标记位点(分别命名为 sSNP9-sSNP11)与弦向中央直径极显著关联;8个与中央平均直径关联的位点均只检测到2种基因型,且纯合基因型所对应的中央平均直径均值均高于杂合基因型所对应的均值;3个与弦向中央直径关联的位点均检测到3种基因型,3种基因型的弦向中央直径均值均表现为:某一纯合基因型对应弦向中央直径均值高于另一纯合基因型所对应的均值,而两种纯合基因型对应的弦向中央直径均值均高于杂合基因型对应的均值。
　　2)香豆酸-3-羟基化酶基因(p-coumarate3-hydroxylase,简称C3H)是木质素合成途径中的关键基因。本研究克隆得到CfC3H的cDNA全长1825 bp,含完整开放阅读框1530 bp,编码509个氨基酸。获得CfC3H的DNA全长3511 bp,外显子被2个内含子分割成3段。在88个灰楸无性系中进行CfC3H克隆,经序列比对得到163个SNP位点,其中5’UTR、外显子、内含子和3’UTR上的SNPs分别为4个、55个、94个和10个,出现的频率分别为1/11、1/36、1/6和1/13。共发生插入和缺失45次,涉及位点152个。核苷酸多态性为0.00307。编码区内的55个SNPs有15次为同义突变,40次为非同义突变,其中无义突变4次,非同义突变/同义突变为2.67>1。163个SNPs中的157个二等位位点共发生转换104次,颠换53次,转换/颠换为1.96。163个SNPs中的17个常见SNPs与9个材性性状进行关联分析的结果显示:仅1个标记位点(命名为cSNP)与管孔率显著关联,该标记位点位于第一段外显子上,存在C和G两个等位基因,检测到3种基因型,CC基因型对应管孔率>GG基因型对应管孔率>CG基因型对应管孔率。

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缩略词表

1 文献综述

1.1 灰楸研究进展

1.2 分子标记理论基础

1.3 关联分析研究进展

1.4 材性相关基因的研究进展

2 研究目标和主要研究内容

2.1 关键的科学问题与研究目标

2.2 主要研究内容

3 研究技术路线

4 材料与方法

4.1 材料

4.2 方法

5 结果

5.1 基因克隆及其结构特征分析

5.2 基因的全长DNA信息分析

5.3 灰楸不同无性系基因克隆

5.4 核苷酸多态性分析

5.5 表型多样性分析

5.6 关联分析

6 讨论与结论

6.1讨论

6.2 结论

7 展望

参考文献

致谢

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