玉米杂交种及其亲本籽粒基因差异表达与杂种优势关系的研究

摘要

本研究采用16×6 NCⅡ设计，以96份玉米杂交种和22份亲本为材料，首次在反转录水平上利用cDNA-SRAP分子标记技术，对玉米杂交种及其亲本籽粒基因差异表达模式以及与13个不同性状的相关性和其杂种优势关系进行了分析，同时，在反转录 cDNA的过程中对 Oligo(dT)方法进行了创新。其主要研究结果如下：
　　1.通过在 cDNA水平对玉米杂交种及其亲本进行的SRAP分子标记结果显示，玉米杂交种与亲本间确实存在着基因差异表达，可分为6种形式，即单亲表达一致一型(110型)、单亲表达一致二型(011型)、双亲共沉默型(101型)、单亲表达沉默一型(100型)、单亲表达沉默二型(001型)和杂种特异表达类型(010型)。
　　2.对杂交种和亲本间6种差异表达模式的研究中发现，双亲共沉默型、单亲表达沉默一型和单亲表达沉默二型这3种差异表达模式共占所有差异表达的总和的46.13％，这个研究结果可以说明，在与杂种后代基因差异中，亲本基因沉默表达是其主要形式。杂种特异表达型在本次试验中也有着较高的频率，占所有差异表达总和的14.9%，其代表了在杂种后代中，由于个别基因互作或者环境互作原因导致后代某种机制的产生或激活，从而表现出特异性。
　　3.对6种不同基因差异表达模式与13个性状的杂种优势做相关分析，结果显示，差异表达与杂种优势的15个相关系数中，10个发生在农艺性状中，品质性状仅5个。这说明，玉米籽粒的杂种优势的直观体现是籽粒后代的田间植株，不同类型的差异表达模式也在此得到直观遗传表现。株高、行粒数和单株鲜重这三个农艺性状与不同表达模式下呈极显著关系。其中，单株鲜重是唯一一个与杂种特异表达型（010型）呈现相关，且为极显著相关的性状。这说明在玉米籽粒中，这一类型对于玉米产量性状杂种优势的产生具有积极的作用。
　　4.在反转录 cDNA方法中，本研究创造性的利用随机引物与 Oligo（dT）引物结合的方法，即在合成第一链 cDNA是同时加入随机引物和Oligo（dT）引物，这样既保证了随机引物的大产量的优点，也利用了 Oligo（dT）引物特异性强的长处。此类方法在现阶段尚未见到任何报道，在本实验中属于首次应用。实验中我们在对随机引物方法和新型方法进行对比，很明显看出，新方法合成的第一链 cDNA条带更为清晰，cDNA含量更高。认为，此方法有很大的利用价值，可能作为 cDNA合成的一种创新。

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1 前言

1.1 玉米研究概况

1.2 杂种优势与杂种优势群及其利用

1.3 玉米育种中玉米籽粒品质的研究

1.4 转录水平上的分子标记在杂种关系的应用

1.5 本研究的目的和意义

2 材料和方法

2.1 试验材料

2.2 试验点及主要实验设计

2.3 数据采集观测

2.4 RNA、cDNA 及 cDNA-SRAP 标记主要实验方法

2.5 籽粒品质性状测定方法

2.6 数据统计

3 结果与分析

3.1 RNA 提取检测及转录 cDNA

3.2 SRAP-PCR 反应参数的优化

3.3 引物筛选

3.4 玉米杂交种与亲本间的基因差异表达模式

3.5 基因差异表达模式与各个杂种性状表现的相关关系分析

4 结论与讨论

4.1 玉米杂交种与其亲本间籽粒基因差异表达模式

4.2 不同基因差异表达模式与杂种优势的相关关系

4.3 关于反转录 cDNA

致谢

参考文献

作 者 简 介