玉米自交系间抗病基因的遗传差异研究

摘要

玉米是世界上重要的粮食作物，病虫害严重影响玉米的产量。对玉米抗病基因变异特征和遗传多样性的研究，有助了解其进化规律和发掘重要的抗病基因，对玉米抗病育种具有重要的指导意义。本研究利用生物信息学对不同玉米自交系间NBS类抗病基因LRR区域的核酸多态性、选择压力及不同杂种优势群中的遗传差异等参数进行分析，同时利用SNP数据对抗病基因家族的整体遗传多样性进行分析，主要结果如下：
　　1.5个抗病基因的LRR区域的核酸多态性π值差异较大，其中ZmNBS63基因最为保守，π值为0；ZmNBS55基因的核酸多态性π值最高为0.062，其LRR核心结构域处的π值为0.146，明显要高于其两侧序列的0.099和0.131，说明该基因LRR结构域碱基突变率较高，进化速度较快。
　　2. ZmNBS32、ZmNBS75、ZmNBS94在5个杂种优势群中的中性检验结果均不显著。ZmNBS55基因在Reid群体中的中性检验结果得到显著性的正值，暗示ZmNBS55基因可能在该群体中的进化受到选择作用的影响。
　　3.5个抗病基因LRR核心结构域、非LRR结构域的Ka/Ks比值均小于1，表明受到纯化选择作用。
　　4.对86个玉米全基因组测序数据进行分析发现，玉米 NBS类抗病基因具有3种遗传多态性：TypeI，保守类抗病基因29个(π<0.01％)；Type II，中等差异类抗病基因38个(π值介于0.01%-0.1%之间)；Type III，高度差异类抗病基因29个(π>0.1%)。
　　5.通过对热带种质和温带种质中NBS类抗病基因测序数据的分析，77%的抗病基因在热带种质中的遗传差异（SNP数目）要高于或等于温带种质，其中约91%的SNP在温带种质中为单一位点而在热带种质中为多态性位点，暗示环境的差异对抗病基因的进化存在影响。
　　6.抗病基因家族中约86%的抗病基因受到纯化选择的影响，此外发现抗病基因的重组事件与基因的SNP数目具正相关关系（P<0.001）。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 文献综述

1.1 植物抗病基因的作用机理

1.2 植物抗病基因的分类及结构功能

1.3 植物抗病基因的进化

1.4 玉米抗病基因研究

2 引言

2.1研究的目的与意义

2.2 技术路线

3 材料与方法

3.1 材料与试剂

3.2 仪器设备

3.3玉米全基因组的提取

3.4 抗病基因位点的选择及引物的设计合成

3.5 目的片段的扩增

3.6 目的片段的回收与纯化

3.7 衡量DNA遗传差异的参数

3.8 数据分析

4 结果分析

4.1 玉米自交系基因组DNA的提取

4.2 5个抗病基因LRR结构域的扩增及测序

4.3 抗病基因的核酸变异水平

4.4 LRR区域的核苷酸多态性分布

4.5 目的序列不同区域的遗传差异

4.6 抗病基因在不同杂种优势群中的遗传多样性

4.7 玉米抗病基因家族的SNP分析

5 讨论

6 结论

参考文献

致谢

作者简介