小麦抗寒相关基因克隆及分子标记开发
本文关键词：小麦抗寒相关基因克隆及分子标记开发 出处：《安徽农业大学》2016年博士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：低温是限制小麦生长、发育以及分布的主要因素之一。寒害的发生经常会导致小麦的严重减产,且一旦发生难于防控,通常只能依靠品种自身的抗性。因此增强小麦的抗寒性已经成为育种工作者的首要目标。植物的抗寒性是一个非常复杂的数量性状,与冬春性相关联又不完全紧密连锁,尽管许多春化基因和抗寒位点被相继报道,但真正能在分子育种生产实践中被利用的却很少。本研究拟克隆春化基因以外的抗寒相关基因,并根据序列间差异开发分子标记,发掘优异等位变异。取得以下主要结论:1、以小麦Wcs19基因的cDNA序列为基础,通过基因步移技术克隆了抗寒小麦品种安农0822中Wcs19基因的5?端上游1310 bp序列,利用启动子PLACE和PlantCARE在线分析软件分析发现该基因的5?端上游调控区除了含有典型的具有转录起始功能的TATA-box、CAAT-box外,还含有2个Cor基因保守的CRT/DRE元件。将基因步移获得的Wcs19基因5’上游序列与Wcs19基因编码区进行拼接,共获得一条长为1920 bp的序列,并将其定位在小麦的2B染色体上。比较不同抗寒性品种间Wcs19基因的编码区和上游调控区序列,虽然品种之间存在部分SNP,但是这些SNP与25份小麦材料的抗寒性并无相关性。2、以小麦全基因组数据库为基础,分别克隆了Wcor15位于小麦A、B、D基因组上的Wcor15-2A,Wcor15-2B和Wcor15-2D基因。并将其定位在小麦的第2部分同源染色体上。蛋白序列的分析表明,WCOR15-2A、WCOR15-2B和WCOR15-2D都属于能定位到叶绿体的LEA3蛋白家族。比较不同抗寒性品种间Wcor15-2A,Wcor15-2B和Wcor15-2D基因的序列发现:三个基因在不同抗寒性的小麦品种中序列是高度保守的,且保守性Wcor15-2A=Wcor15-2DWcor15-2B。结合23个二倍体、10个四倍体和106个来自全国不同麦区的六倍体小麦材料,我们研究了保守基因Wcor15在小麦A、B、D基因组上的进化,结果表明T.urartu可能是四倍体和六倍体小麦Wcor15-2A位点的供体,依次Ae.speltoides可能是四倍体和六倍体小麦Wcor15-2B位点的供体。Ae.tauschii的一个亚种Ae.tauschii ssp.strangulata是六倍体小麦Wcor15-2D的供体。通过序列比对,我们也发现在小麦两次异源多倍化的过程中,A和D基因组上的Wcor15基因很稳定没有发生变异,B基因组上的Wcor15基因在小麦的第一次异源多倍化的过程中就发生了变异。3、以小麦全基因组数据库为基础,克隆了Wcor14位于小麦A、B、D基因组上的Wcor14-2A、Wcor14-2B和Wcor14-2D基因,并将其定位在小麦的第2部分同源染色体上。生物信息学分析发现该基因的5?端上游调控区也含有Cor基因保守的CRT/DRE元件。在DNA水平,与Wcor14-2A和Wcor14-2D相比,Wcor14-2B基因在内含子区多出了一段序列,三种序列间在DNA水平相似性83.6%,在氨基酸水平相似性:97.9%。不同抗寒性品种中Wcor14-2A和Wcor14-2D序列无差异,而Wcor14-2B在品种间存在15个多态性位点包括14个SNP和1个6 bp的插入缺失。这15个多态性位点把Wcor14-2B分成了2种等位变异:Hap14a(缺失型)和Hap14b。比较Hap14a和Hap14b的氨基酸序列发现,发生在编码区的多态性位点引起了不同单倍型间氨基酸序列的差异,包括2个氨基酸的插入和三个氨基酸的替换。依据第一个外显子中6 bp的InDel,开发了一对分子标记14AF/14AR。该标记与幼苗习性(冬春性)和苗期的抗寒性均显著相关,且基因型Hap14a是一种优异的等位变异。4、以水稻BC1和玉米Bk2序列为参考,结合小麦全基因组数据库,克隆了小麦TaCOBL在A、B、D基因组上的基因TaCOBL-5A、TaCOBL-5B和TaCOBL-5D,并将其定位在小麦的第5部分同源染色体上。通过对小麦全基因组数据库的Blast,发现TaCOBL-5B在5BS上存在2个拷贝。TaCOBL-5A和TaCOBL-5D基因编码449个氨基酸,TaCOBL-5B编码450个氨基酸。聚类分析表明:小麦TaCOBL与水稻Bc1和玉米Bk2聚在一个分支上,它们氨基酸序列的同源性为84.6%,都含有COBRA蛋白家族保守的结构域,因此推断小麦的TaCOBL基因可能与水稻Bc1和玉米Bk2基因的功能相似,与纤维素的合成有关。不同抗寒性品种中TaCOBL-5A和TaCOBL-5D序列无差异,而TaCOBL-5B在品种间存在一个4 bp(TATA)的插入缺失。这个4 bp的InDel把TaCOBL-5B基因分成了2种等位变异:Hap5B-a和Hap5B-b(缺失型)。依据5’上游一个4 bp的InDel开发了一对分子标记5BF/5BR。该标记与幼苗习性(冬春性)无相关性,和苗期抗寒性显著相关且基因型Hap5B-a是一种优异的等位变异。
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S512.1
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 柏长青;分子标记在品种鉴定中的应用及前景[J];中国农技推广;2001年04期
2 孟秋峰;汪炳良;皇甫伟国;王毓洪;顿兰凤;;AFLP分子标记在园艺植物研究中的应用进展[J];江西农业学报;2007年02期
3 丁岩;樊守金;;分子标记在花卉研究中的应用进展[J];现代农业科技;2007年19期
4 关强;张月学;徐香玲;孙德全;李绥艳;林红;潘丽艳;马延华;;DNA分子标记的研究进展及几种新型分子标记技术[J];黑龙江农业科学;2008年01期
5 黎裕,贾继增,王天宇;分子标记的种类及其发展[J];生物技术通报;1999年04期
6 白建荣,郭秀荣,侯变英;分子标记的类型、特点及在育种中的应用[J];山西农业科学;1999年04期
7 周国英,谢碧霞;DNA分子标记在经济真菌中的应用[J];经济林研究;2002年03期
8 李海渤;分子标记及其在作物育种上的应用[J];韶关学院学报(自然科学版);2002年12期
9 刘平,彭士琪,刘孟军,彭建营;分子标记在果树上的应用及前景展望[J];河北农业大学学报;2002年01期
10 李学斌,余小领;共显性分子标记与显性基因数量性状[J];华北农学报;2003年02期
相关会议论文 前10条
1 王斌;;分子标记及其应用[A];全国作物细胞工程与分子技术育种学术研讨会论文集[C];2003年
2 王陆军;王创云;赵丽;郭虹霞;王晋;侯雅静;王艳梅;王美霞;;农作物通用分子标记辅助选育技术平台建设[A];中国作物学会2013年学术年会论文摘要集[C];2013年
3 尹佟明;黄敏仁;诸葛强;朱立煌;;AFLP分子标记及其在植物育种上的应用[A];面向21世纪的中国林木遗传育种——中国林学会林木遗传育种第四届年会文集[C];1997年
4 白瑞霞;彭建营;;DNA分子标记在果树遗传育种研究中的应用[A];2004年北方七省市植物学年会论文集[C];2004年
5 韩雪萍;王永清;;DNA分子标记在枇杷种质资源分析中的应用[A];第五届全国枇杷学术研讨会论文（摘要）集[C];2011年
6 王小刚;陈家春;;分子标记在药用植物种质资源鉴定中的应用[A];湖北省药学会第十一届会员代表大会暨2007年学术年会论文汇编[C];2007年
7 赵献芝;;分子标记在肉鸡育种中的应用[A];全球肉鸡产业论坛暨第二届中国白羽肉鸡产业发展大会会刊[C];2010年
8 安泽伟;黄华孙;;分子标记在橡胶树遗传育种中的应用[A];中国热带作物学会2005年学术（青年学术）研讨会论文集[C];2005年
9 徐家萍;刘明辉;;家蚕分子标记研究进展[A];中国蚕学会第七次全国代表大会论文集[C];2003年
10 张绮纹;郑先武;苏晓华;;分子标记在林业辅助选择育种中的应用[A];面向21世纪的中国林木遗传育种——中国林学会林木遗传育种第四届年会文集[C];1997年
相关重要报纸文章 前4条
1 珍珍;我国将建立分子标记开发技术体系[N];东方城乡报;2008年
2 梁国兴;TRAP标记首次应用于鲤分子标记[N];中国渔业报;2010年
3 ;农作物分子标记进展快[N];科技日报;2002年
4 平文;天津利用分子标记优化葡萄纯度[N];农民日报;2005年
相关博士学位论文 前3条
1 刘方方;小麦抗寒相关基因克隆及分子标记开发[D];安徽农业大学;2016年
2 杨晓琳;从血压调节系列蛋白基因筛选有氧运动能力分子标记及功能研究[D];北京体育大学;2014年
3 张淑君;猪产仔数分子标记及其效应的研究[D];四川农业大学;2001年
相关硕士学位论文 前10条
1 王健维;四川小麦地方品种仪陇坨麦抗条锈病基因的遗传分析及其分子标记[D];四川农业大学;2015年
2 张莹;小麦品种曹选5号和蓝天1号成株期抗条锈性的主效QTL分子作图[D];西北农林科技大学;2016年
3 蒋锦雷;红掌分子图谱构建及与花色连锁分子标记筛选[D];华南农业大学;2016年
4 胡建帮;262份小麦自然群体抽穗期的关联分析[D];安徽农业大学;2015年
5 肖泽玺;水稻两用不育系分子标记库的建立与杂交种子分子鉴定的研究[D];湖南师范大学;2015年
6 范静苑;烟草黄瓜花叶病毒病抗性遗传分析及其分子标记[D];中国农业科学院;2009年
7 邬s，
本文编号：1322682
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/nykjbs/1322682.html
