毛白杨应力木转录调控遗传变异解析
发布时间：2023-05-17 23:40
基因表达的调控是多水平、多基因、多因素共同有序协调参与的复杂过程,对生物体生长发育、逆境胁迫响应、性状形成等有着重要作用。木材品质性状是多基因共同调控的数量性状,涉及多个复杂的生物学过程,受到一系列调控途径的协同作用。其遗传调控机制非常复杂,而解析木材形成生物学过程的调控机制和遗传变异,不仅有助于理解木材形成的生物学过程,同时对改良木材品质性状具有重要意义。因此,本文以我国优良乡土树种毛白杨(Populus tomentosa Carr.)为研究对象,从转录水平、转录后水平与基因组水平等,采用应力木模型,运用转录组、甲基化、小RNA、降解组和全基因重测序等高通量测序技术对毛白杨应力木转录调控的分子机制进行解析,结合毛白杨种质资源群体进行等位遗传变异发现和解析,旨在揭示毛白杨应力木木材品质性状调控网络及遗传变异。论文主要研究结果与结论如下:1、分别对应拉木(tensionwood,TW)、对应木(oppositewood,OW)与正常木(normal wood,NW)的转录组进行分析,共检测到361、2658和2417个显著差异表达的基因(差异2倍且P≤0.05和FDR≤0.05),表明...
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
1 文献综述
1.1 植物细胞壁主要成分生物合成研究进展
1.1.1 纤维素生物合成及关键基因
1.1.2 木质素生物合成及关键基因
1.1.3 半纤维素生物合成及关键基因
1.2 应力木研究进展
1.2.1 应力木系统特性
1.2.2 应力木生物学研究进展
1.3 木材形成的生物学调控
1.3.1 木材形成的DNA甲基化调控研究进展
1.3.2 木材形成的转录因子调控研究进展
1.3.3 木材形成的激素调控研究进展
1.3.4 木材形成的miRNA调控研究进展
1.4 高通量测序技术的应用
1.4.1 全基因组重测序技术的应用
1.4.2 转录组测序技术的应用
1.4.3 小RNA测序及降解组测序技术的应用
1.4.4 甲基化测序技术的应用
1.5 关联分析方法在林木研究中的应用
1.6 研究目的及意义
2 毛白杨应力木转录调控网络构建
2.1 材料与方法
2.1.1 植物材料和取样
2.1.2 总RNA提取、文库构建及RNA测序
2.1.3 序列拼接和生物信息学分析
2.1.4 实时荧光定量PCR检测
2.2 结果与分析
2.2.1 转录组测序结果分析
2.2.2 差异表达基因筛选和功能分析
2.2.3 逆境胁迫相关基因和转录因子发现
2.2.4 激素相关基因发现
2.2.5 参与木质素单体和纤维素生物合成基因的发现
2.2.6 共表达网络构建
2.3 讨论
2.3.1 应力木和正常木木质部存在着显著的转录差异
2.3.2 应力木中植物细胞壁生物合成关键基因差异表达
2.3.3 转录因子调控木质素生物合成
2.3.4 转录因子调控纤维素生物合成
2.4 小结
3 毛白杨群体miRNA基因遗传变异解析
3.1 材料与方法
3.1.1 植物材料、取样及小RNA提取
3.1.2 miRNA生物信息分析
3.1.3 关联分析群体、性状测量及SNP发现
3.1.4 关联分析
3.1.5 qRT-PCR检测
3.2 结果与分析
3.2.1 小RNA参与木材形成过程
3.2.2 miRNA基因和潜在靶基因的SNP发现
3.2.3 SNP位点和表型性状关联分析
3.2.4 多种方式构建调控网络
3.3 讨论
3.3.1 miRNA参与木材形成过程生物学调控
3.3.2 遗传变异影响miRNA调控
3.3.3 miRNA基因和靶基因的SNPs存在上位性互作
3.4 小结
4 差异甲基化位点及遗传变异
4.1 材料与方法
4.1.1 植物材料和取样
4.1.2 DNA提取及BS-Seq测序文库构建
4.1.3 关联分析群体、性状测量、SNP发现及关联分析
4.2 结果与分析
4.2.1 OW和TW甲基化水平分析和比较
4.2.2 甲基化与基因表达的关系
4.2.3 差异甲基化基因分析
4.2.4 差异甲基化位点遗传变异和表型关联
4.3 讨论
4.3.1 OW甲基化水平显著高于TW
4.3.2 DNA甲基化影响应力木基因表达
4.3.3 差异甲基化位点及其周围SNPs同材性相关联
4.4 小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
附录
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢
本文编号：3818236
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
1 文献综述
1.1 植物细胞壁主要成分生物合成研究进展
1.1.1 纤维素生物合成及关键基因
1.1.2 木质素生物合成及关键基因
1.1.3 半纤维素生物合成及关键基因
1.2 应力木研究进展
1.2.1 应力木系统特性
1.2.2 应力木生物学研究进展
1.3 木材形成的生物学调控
1.3.1 木材形成的DNA甲基化调控研究进展
1.3.2 木材形成的转录因子调控研究进展
1.3.3 木材形成的激素调控研究进展
1.3.4 木材形成的miRNA调控研究进展
1.4 高通量测序技术的应用
1.4.1 全基因组重测序技术的应用
1.4.2 转录组测序技术的应用
1.4.3 小RNA测序及降解组测序技术的应用
1.4.4 甲基化测序技术的应用
1.5 关联分析方法在林木研究中的应用
1.6 研究目的及意义
2 毛白杨应力木转录调控网络构建
2.1 材料与方法
2.1.1 植物材料和取样
2.1.2 总RNA提取、文库构建及RNA测序
2.1.3 序列拼接和生物信息学分析
2.1.4 实时荧光定量PCR检测
2.2 结果与分析
2.2.1 转录组测序结果分析
2.2.2 差异表达基因筛选和功能分析
2.2.3 逆境胁迫相关基因和转录因子发现
2.2.4 激素相关基因发现
2.2.5 参与木质素单体和纤维素生物合成基因的发现
2.2.6 共表达网络构建
2.3 讨论
2.3.1 应力木和正常木木质部存在着显著的转录差异
2.3.2 应力木中植物细胞壁生物合成关键基因差异表达
2.3.3 转录因子调控木质素生物合成
2.3.4 转录因子调控纤维素生物合成
2.4 小结
3 毛白杨群体miRNA基因遗传变异解析
3.1 材料与方法
3.1.1 植物材料、取样及小RNA提取
3.1.2 miRNA生物信息分析
3.1.3 关联分析群体、性状测量及SNP发现
3.1.4 关联分析
3.1.5 qRT-PCR检测
3.2 结果与分析
3.2.1 小RNA参与木材形成过程
3.2.2 miRNA基因和潜在靶基因的SNP发现
3.2.3 SNP位点和表型性状关联分析
3.2.4 多种方式构建调控网络
3.3 讨论
3.3.1 miRNA参与木材形成过程生物学调控
3.3.2 遗传变异影响miRNA调控
3.3.3 miRNA基因和靶基因的SNPs存在上位性互作
3.4 小结
4 差异甲基化位点及遗传变异
4.1 材料与方法
4.1.1 植物材料和取样
4.1.2 DNA提取及BS-Seq测序文库构建
4.1.3 关联分析群体、性状测量、SNP发现及关联分析
4.2 结果与分析
4.2.1 OW和TW甲基化水平分析和比较
4.2.2 甲基化与基因表达的关系
4.2.3 差异甲基化基因分析
4.2.4 差异甲基化位点遗传变异和表型关联
4.3 讨论
4.3.1 OW甲基化水平显著高于TW
4.3.2 DNA甲基化影响应力木基因表达
4.3.3 差异甲基化位点及其周围SNPs同材性相关联
4.4 小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
附录
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢
本文编号：3818236
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