利用中高度重复序列对异源多倍体野生稻基因组的比较分析

利用中高度重复序列对异源多倍体野生稻基因组的比较分析

论文摘要

本文主要以三种异源多倍体野生稻,宽叶野生稻(O. latifolia)、高杆野生稻(O. alta)和大颖野生稻(O. grandiglumis)为研究材料,利用稻属基因组的两种重复序列C0t-1 DNA和ITS序列进行细胞遗传定位和序列分析,旨在揭示重复序列在异源多倍体中的分布特点,探讨异源多倍体的亲缘关系,为研究多倍化过程中可能发生的遗传学事件提供依据,主要结果如下:1. C0t-1 DNA对异源多倍体的比较分析利用来源于CC基因组药用野生稻(O. officinalis)的中高度重复序列C0t-1 DNA作为探针,对宽叶野生稻(O. latifolia)、高杆野生稻(O. alta)和大颖野生稻(O. grandiglumis)的基因组进行比较分析。初步鉴定在相同的实验条件下,高杆野生稻和大颖野生稻基因组中C、D基因的亲缘关系要近于宽叶野生稻种的C、D基因。在此基础上,分别利用A、C基因组的C0t-1 DNA作为探针,通过调整洗脱度的方式,详细研究了来自A、C基因组的中高度重复序列在宽叶野生稻基因组的分布情况,结果证实了随着洗脱度的调整,中高度重复序列的分布呈现特异性,这一结果在对大颖野生稻的研究中也被证实。因此,相对保守的中高度重复序列在异源多倍体中的特异性分布,可以为研究异源多倍体的进化关系提供依据,进一步证实了C0t-1 DNA FISH是种间关系研究的有效手段。2. ITS序列分析为进一步探讨稻属异源多倍体的种间的遗传进化及亲缘关系,本研究运用PCR技术扩增并测序了5个野生稻种,即斑点野生稻(O. punctata)、药用野生稻(O. officinalis)、宽叶野生稻(O. latifolia)、高杆野生稻(O. alta)和大颖野生稻(O. grandiglumis)的完整的ITS区及5.8S区。以ITS序列为研究对象,构建了分子系统进化树,并且与董正伟(2007年,未发表)的研究结果,综合起来分析。对ITS序列的分析表明,ITS1和ITS2长度较为保守,异源多倍体物种的ITS中的G/C含量没有二倍体高。对完整ITS及5.8S区聚类分析发现,宽叶野生稻和大颖野生稻应该聚为一类,两者与高杆野生稻的关系稍远,但是都起源于药用野生稻。将ITS序列分析的结果与C0t-1 DNA FISH的比较分析结果结合起来,将形成对异源多倍体研究的整体观,这样的分析结果更加准确可靠。3. BAC-FISH的探索在C0t-1 DNA FISH的启发下,利用BAC克隆B-16作为探针,在不依赖C0t-1 DNA封阻的实验条件下,对水稻第8染色体短臂上的抗性基因pi-36进行了荧光原位杂交分析,通过不断地调整洗脱度,找到合适的洗脱度,将抗性基因pi-36初步定位在药用野生稻的6号染色体上。这种对BAC-FISH实验的改进,简化了BAC-FISH繁杂的实验方式,是一种有益的探索。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 前言
  • 1.1 野生稻资源简介
  • 1.2 异源多倍体野生稻亲缘关系的研究概况
  • 1.2.1 异源多倍体野生稻的分类研究
  • 1.2.2 异源多倍体野生稻稻属种间的亲缘关系
  • 1.2.3 分子生物学方法对异源多倍体的研究现状
  • 1.2.3.1 种间不育机理的研究
  • 1.2.3.2 多倍体起源的研究
  • 1.3 稻属比较基因组学的研究进展
  • 1.3.1 比较遗传图
  • 1.3.2 比较物理图
  • 1.4 重复序列的研究
  • 1.4.1 重复序列的起源和类型
  • 1.4.2 重复序列在生物学研究中的应用
  • 1.4.2.1 物种起源和进化的研究
  • 1.4.2.2 绘制染色体分子指纹图谱
  • 1.4.2.3 分子标记
  • 1.5 荧光原位杂交技术
  • 1.5.1 基因组原位杂交技术及其在稻属中的应用
  • 1.5.2 C0t-1 DNA 荧光原位杂交的应用
  • 1.5.3 基于FISH 的比较核型分析
  • 1.5.4 研究依据
  • 1.6 本研究的目的和意义
  • 第2章 材料和方法
  • 2.1 实验材料和供试探针
  • 2.2 试剂
  • 2.3 实验方法
  • 2.3.1 提取植物总DNA
  • 2.3.2 提取质粒DNA
  • 2.3.3 C0t‐1 DNA 的制备
  • 2.3.4 染色体制片
  • 2.3.5 探针的标记和纯化
  • 2.3.6 探针检测
  • 2.3.7 荧光原位杂交及信号检测
  • 2.3.8 ITS 序列分析
  • 2.3.8.1 ITS 序列的扩增
  • 2.3.8.2 PCR 产物的回收
  • 2.3.8.3 制备感受态细胞
  • 2.3.8.4 连接与转化
  • 2.3.8.5 测序与分析
  • 第3章 利用A、C 基因组对异源多倍体野生稻的比较分析
  • 3.1 CC C0t-1 DNA 对三种异源多倍体野生稻的FISH 分析
  • 3.2 A、C 基因组对宽叶野生稻在不同洗脱度下的比较分析
  • 3.2.1 利用栽培稻C0t-1 DNA 和g DNA 比较分析宽叶野生稻基因组
  • 3.2.2 利用药用野生稻C0t-1 DNA 在不同洗脱度下,比较分析宽叶野生稻基因组
  • 3.3 A、C C0t-1 DNA FISH 对大颖野生稻的比较分析
  • 3.4 讨论与小结
  • 第4章 利用ITS 对异源多倍体野生稻的系统发育分析
  • 4.1 ITS 测序结果分析
  • 4.2 ITS 序列构建系统树及其分析
  • 4.3 小结
  • 第5章 利用BAC-FISH 研究Pi-36 抗性基因在药用野生稻上的定位
  • 5.1 Pi-36 在药用野生稻染色体上的定位
  • 5.2 讨论与小结
  • 5.2.1 重要功能基因的定位
  • 5.2.2 核型分析
  • 第6章 总结
  • 图版及其说明
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录 攻读学位期间已完成或发表的论文
  • 相关论文文献

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